近年来,电子器件的集成度不断提高,主要依赖电荷属性的传统半导体集成电路逐渐受到量子效应的限制,致使其在处理信息、传输信息以及存储信息等方面出现了瓶颈。而自旋电子学器件兼具电子的电荷属性和自旋属性,具有能耗低、速度快、体积小、非易失性等特点,可以实现高密度数据的逻辑运算、感测信息、量子计算等。Si C基稀磁半导体在自旋电子学领域有潜在的应用前景。因此,对Si C基稀磁半导体的研究具有重要意义。本文基于第一性原理对第五周期过渡金属元素（Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag和Cd）单掺杂4H-Si C体系的能带结构、电子态密度、磁学特性以及光学特性进行了计算与分析。因为4H-Si C属于单轴系六方形晶体,不具有光学各向同性。因此,本文从垂直c轴（100）和平行c轴（001）方向研究了掺杂对4H-Si C光学性能的影响。本文研究得到的主要结论如下:（1）本征态4H-Si C的禁带宽度为2.28 e V。Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag和Cd单掺杂4H-Si C的禁带宽度分别为1.47 e V、2.23 e V、1.87 e V、0.55 e V、0.07 e V、0.81 e V、0.99 e V、0.70 e V、1.47 e V和1.27 e V。较本征态相比,禁带宽度均有了不同程度的减小,这是因为不同元素掺杂引入了杂质能级。在这10种掺杂体系中,Y、Zr、Tc、Rh、Pd、Ag和Cd掺杂4H-Si C体系为p型掺杂,Nb和Ru为n型掺杂,Mo掺杂体系表现出半金属性。（2）Y、Mo、Tc、Rh、Pd、Ag和Cd单掺杂4H-Si C的上自旋态电子和下自旋态电子不对称,费米能级附近发生能级劈裂,形成局域自旋磁矩,使掺杂体系具有磁性。Zr、Nb和Ru掺杂4H-Si C为非磁性掺杂。（3）Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag和Cd单掺杂4H-Si C静态介电常数在（100）和（001）方向均大于本征态,介电耗损低能边界发生红移。Zr掺杂4H-Si C与本征态类似,即介电函数虚部₂（）出现单峰;Nb、Mo、Ag和Cd掺杂体系的₂（）在（100）和（001）方向出现双峰,Rh、Pd出现三峰;Y掺杂体系₂（）在（100）方向出现双峰、（001）方向出现单峰;Tc掺杂在（100）方向出现三峰、（001）方向出现双峰;Ru掺杂在（100）方向出现双峰。（4）Mo、Zr、Nb、Tc和Ru掺杂4H-Si C体系较本征态在短波处出现一个微弱的吸收尖峰。Y、Zr和Nb掺杂吸收峰的位置红移,Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag和Cd掺杂出现蓝移,掺杂吸收区间均向长波方向延伸;在（100）和（001）方向,Y、Mo、Zr、Nb和Cd掺杂体系的最大能量耗损峰红移,Ru和Rh掺杂最大耗损峰蓝移。Tc、Pd和Ag最大能量耗损峰在（100）方向红移、（001）方向蓝移;Y、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag和Cd掺杂体系反射峰在（100）方向蓝移,Zr和Nb掺杂较本征态反射峰红移。在（001）方向,Y、Mo、Zr、Nb掺杂体系反射峰红移,Tc、Ru、Rh、Pd和Ag掺杂4H-Si C反射峰蓝移。