鉴于晶体硅在半导体、微电子学和自旋电子学等领域具有广阔的应用前景,研究金属原子在Si表面上的吸附、重构以及薄膜结构将有助于进一步理解其微观机理和相关物理性质。本论文使用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了 Si（1 11）表面上稀土金属La原子诱导的表面重构机制以及稀土金属硅化物（EuSi2）薄膜的相关结构和电子性质。使用第一性原理计算方法,系统地研究了 La原子在Si（111）-（（?））R30°表面诱导形成的准二维Si3三聚体表面结构的稳定性和相关电子性质。当La原子的覆盖度为1/3 ML时,Si（111）表面会形成单层Si3三聚体的表面结构。在每个周期为（?）的表面晶胞中具有一个La原子和一个Si3三聚体,电子从La原子转移到Si3三聚体上,形成化学式为La3+[Si-]3的表面结构,并满足基本的电子计数规则。电子能带结构和能带分解电荷密度分布的计算结果表明,单层Si3三聚体表面结构是带隙为0.76 eV的间接带隙半导体,最低占据态和最高非占据态由表面的La原子和Si3三聚体贡献,因此,该带隙为表面带隙。同时,CI-NEB动力学模拟结果表明,单层Si3三聚体结构可以由SC（Seiwatz-chain）结构通过两段重构机制（two-stage conversion process）得到。另一方面,当La原子的覆盖度为2/3 ML时,Si（111）表面上会形成稳定的双层Si3三聚体的表面结构。在每个周期为（?）的表面晶胞中包含两个La原子和两个Si3三聚体,其中上层Si3三聚体位于下层Si3三聚体的正上方,并旋转约60°,两个高度不同的La原子处在Si3三聚体之间并位于Si（111）表面的T4位置,形成蜂窝状结构。晶胞中的两个La原子具有不同的价态,分别是La2+和La3+。能带计算结果表明,该表面结构具有半导体性质,并且具有42 meV较小的表面带隙。此双层Si3三聚体表面结构模拟的STM图像与实验测量结果一致。这些工作拓展了对稀土金属原子诱导Si（111）表面重构的理解。探寻磁性硅化物薄膜材料一直是凝聚态物理和材料科学的热门研究方向。使用第一性原理的计算方法,发现EuSi2薄膜在AA堆垛方式下最稳定。EuSi2薄膜材料中的Eu2+离子具有6.97-7.00μB较大局域自旋磁矩,这是由于Eu-4f轨道处于半填充状态。Eu原子在层内是铁磁耦合,但是在相邻的层间是反铁磁耦合。能带计算结果表明,1 ML EuSi2薄膜具有半导体的性质,其表面带隙为0.45 eV,而2-4 ML EuSi2薄膜则表现出金属的性质,其费米能级附近的态密度主要由EuSi2薄膜中的Eu-5d轨道电子和Si-3p轨道电子贡献。这些结果为理解硅表面稀土金属硅化物薄膜材料的性质提供帮助。