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氧化锌半导体及其器件特别是氧化锌稀磁半导体兼具有半导体和磁性的双重性质,将对信息处理和存储领域发生根本性的革命.氧化锌稀磁半导体铁磁性的起源及其调制是长期以来困扰其器件化应用的关键问题.我们从过渡金属原子在氧化锌稀磁半导体中分布及其与缺陷等耦合效应出发,建立了氧化锌成键和电荷转移以及晶格缺陷和过渡金属掺杂对氧化锌铁磁性影响的解析计算方法,并发展结构尺度和物理性能可控的制备技术,为材料科学中实现化学键、电子结构和物性可控性研究奠定了理论基础.