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锡基材料因具有良好的物理特性而被广泛应用于电子器件互连封装和光电子器件制造等工业领域。近年来,电子器件的微型化以及自旋电子和光电子材料的发展使得人们对锡基材料的关注主要集中在锡基合金互连结构的可靠性,锡基界面金属间化合物的力学和热力学性质以及锡基氧化物的磁性和光学性质。因此,对锡基材料相关物理性质进行系统和深入的研究具有重要意义。本论文利用实验和理论计算（第一性原理和有限元）的方法对锡基合金的电迁移行为,Cu-Sn和Pt-Sn金属间化合物的力学和热力学特性以及掺杂SnO2体系的磁学和光学性质进行了系统的研究。通过对锡基合金的电迁移行为的研究,我们发现:首先,微小焊球互连结构中Cu-Sn界面金属间化合物层在焊料中的不规则分布会在局部区域产生电流积聚。在此区域中电迁移缺陷会加速生长。其次,Sn-8Zn-3Bi互连结构两极Cu5Zn8金属间化合物挤出层的生长是由于Zn在化学势梯度和电迁移驱动力的共同作用下向两极连续扩散的结果。第三,在SnBi合金薄膜中由于Sn和Bi的电迁移扩散速率不同而在样品中出现了明显的分层现象。同时,第一性原理计算和实验结果证明了样品微结构的细化可以加速SnBi合金中Bi的电迁移扩散速率。利用第一性原理对Cu-Sn和Pt-Sn金属间化合物力学性质的计算表明,金属间化合物的体模量随着Sn含量的增加而减少,并且都表现出较强的弹性各向异性特征。其弹性各向异性起源于由晶体结构决定的Cu和Sn原子间共价键成分的定向分布。同时,热力学计算结果表明Cu-Sn和Pt-Sn金属间化合物的热力学参量（如比热等）随着Pt含量的增加而减小。以上说明锡基金属间化合物的力学和热力学性质与其单质组元的性质和含量紧密相关。关于锡基氧化物材料的研究,我们利用第一性原理计算方法预测在K掺杂SnO2体系中存在室温铁磁性,并阐明其磁相互作用满足RKKY机制。同时,我们在K掺杂SnO2粉末样品中观察到了室温铁磁性。我们认为掺杂元素的不均匀分布以及处于间隙位的K和H的空穴补偿作用会削弱体系的磁性。另一方面,计算结果表明W容易以+6价掺杂入SnO2,并增加体系的导电能力和光学带隙。而O缺陷的形成则会进一步增强体系的导电能力和其在可见光区域的光吸收。此外,我们还发现该体系的光学各向异性起源于原子和键价的定向高密度分布。