近几年兴起的自旋电子学同时利用了电子的电荷和自旋作为载体处理信息而具有许多比传统半导体更优越的性能，目前已经找到一些自旋电子学材料但由于各种原因还难以实用化，因此需要寻找理想的半金属铁磁体并对它们进行物性研究，同时还需要对已有半导体材料进行研究改进它们的半导体特性并开发其新功能。本文用全势线性缀加平面波法研究了与半导体相关的半金属(half-metal)和稀磁半导体材料的结构、电子和磁特性以及单轴压应变对半导体Si中空穴迁移率的影响，阐明了相关的材料结构和材料物性及其功能的关系。　　 通过计算研究了闪锌矿结构磷系化合物在晶格形变下的稳定性及半金属特性，发现MnAs、CrAs和CrSb在品格形变下稳定，而其他闪锌矿结构的磷系化合物不稳定，本文理论结果与实验(只有这三种晶体被制备出来)一致，同时发现CrAs和CrSb在很大的晶体形变时仍具有半金属铁磁性，预言有希望制备出具有半金属铁磁性的薄膜状或层状的CrAs和CrSb。　　 本文还对Cr和Mn替代纤锌矿和闪锌矿AlN中的Al后得到的氮化物进行了研究，发现得到的氮化物均具有半金属特性，其中六角相结构的MnAI7N8的半金属能隙可达1.29eV，通过系统研究阐明：磁性原子在AlN的半导体能隙内引入杂质带，由于d电子交换劈裂和pd杂化产生了半金属铁磁性。　　 为了深入了解稀磁半导体的磁性，本文研究了Cr在AlN中的稀掺杂问题，发现其中的N空位趋向于靠近Cr原子并通过对Cr的影响使体系磁矩增大，实验上也证明了N压力小时生成的N空位对磁性有增强作用。本文还对MOSFET中半导体Si进行了系统研究，发现单轴压应变下Si价带重组能提高纳米尺度的MOSFET的空穴迁移率。