未来技术的挑战，它不仅可以控制电子电荷，而且还能操纵电子自旋，电子量子态以及光子。鉴于低能消耗，高速传输和大规模集成器件的需求，自旋电子学便诞生，它体现自旋和电荷的协同作用和多功能使用。磁半导体，它拥有高于室温的居里温度，同时也是实现自旋器件的可靠侯选者。由于在下一代多功能自旋器件中的潜力应用，稀磁半导体(DMSs)已经广泛地受到关注。尽管掺杂过渡金属(TM)，是一种获取稀磁半导体的方法，但是这种方法有着自己的缺点，掺杂可能导致二次相和团簇的存在。但是，由于过渡金属的低溶解度，二次相和团簇的存在，它们将会限制稀磁半导体的实际应用和复杂磁信号的解释。采用缺陷掺杂，而不是过渡金属掺杂，将会排除二次相和团簇的干扰。基于纳米氧化物ABOx，我们选取BaNbO3、BaMoO4、CdWO4作为研究对象。　　由于化石燃料的需求和燃烧，导致环境恶化，以及对能源的需求增长，迫使我们寻找新的能源，尤其是洁净和可再生的能源。由于在洁净和可再生能源方面的潜在应用，热电材料受到大量的关注，它可以将热能和电能进行可逆的转化。但是，由于实验条件的限制，我们没有找到产生最大热电优值的最佳温度和载流子浓度。因此，为了提高热电优值以及为实验提供一个理论引导，我们有必要研究关于温度和载流子浓度的热电性质。基于铋硫化合物，我们选择Bi2S3、Bi2O2Se、Bi2Se3作为研究对象，研究其相关的热电性质。　　本论文的主要研究结论总结如下：　　(1)在UV照射前后，我们研究钙钛矿BaNbO3立方块的光学和磁学性质。在UV照射后，样品的带隙从3.94 eV减小到3.88 eV，而且在可见光范围，样品的吸收能力增强。X射线电子能谱图(XPS)揭示，样品含有氧空位。经过磁学性能测试，样品表现出弱的铁磁行为，经过UV照射后，样品的饱和磁矩从4.34×10-3 emu/g增加到6.60×10-3 emu/g。第一性原理计算表明，样品的磁性是由两个带电的氧空位V<2+,01>-V<2+,05>导致的，它迫使极化电子占据氧空位附近Nb原子的d轨道。UV照射可以使样品产生氧空位，当样品的氧空位浓度增加时，总磁矩从0.942μB增加到1.76μB，理论结果很好地符合实验结论。　　(2)稀磁半导体(DMSs)，拥有高于室温的居里温度，在技术和多功能方面有着重要的应用。缺陷工程是一种有效的方法，在多种非磁性的体系中，引入铁磁行为。在这里，我们第一次报道拥有氧空位的 BaMoO4样品显示铁磁行为。第一性原理计算表明，氧空位应该对发现的铁磁行为负责。当一个氧空位引入计算的体系时，Mo4d的相关电子占据态是t<1↑,2g>e<0,g>，产生1.0μB的磁性；当两个氧空位引入计算的体系时，Mo4d的相关电子占据态是t<2↑,2g>e<0,g>，产生2.0μB的磁性。因此，产生磁性的机理是，未成对电子占据d轨道，处于高自旋态，进而显示铁磁行为。我们的发现证明，室温铁磁行为可以通过缺陷工程进行引入。　　(3)我们通过水热法，在200℃的条件下，合成宽为80纳米，长为300纳米的单斜相CdWO4纳米棒。在0 K到300 K的温度范围，我们研究依赖温度的光致发光性质，光谱显示两个峰，438 nm(2.83 eV)和490 nm(2.53 eV)。我们发现，438 nm和490 nm峰的发光强度，随着温度上升，而下降。这种强烈地依赖温度的发射强度是由于非复合的热淬灭导致的。强烈依赖温度的发射峰，可以采用电声耦合进行解释。理论证明，V O0和1OV?分别导致438 nm和490 nm的峰。另外，我们发现，在氧空位V O1?附近，未填满的W t2g拥有一个电子，显示高自旋态，表现出磁性，却被磁性测试所证明。CdWO4纳米棒，在没有任何磁性离子存在的情况下，实现室温铁磁行为。　　(4)我们研究Bi2S3材料的电子结构和热电性质。Bi2S3材料的电子和空穴的有效质量详细地被分析，从分析中，我们知道，在不同的方向，Bi2S3材料有着不同的热电行为，在ac平面，较高的热电优值可能取得。对电子掺杂的Bi2S3材料，最佳载流子浓度是1.0×1019 cm-3?5.0×1019 cm-3，在这个浓度范围内，最大的热电优值，ZT=0.21。考虑到热电性质的各向异性，在ZZ方向，我们可以取得最大的热电优值ZT=0.36.　　(5)基于第一性原理和玻尔兹曼输运理论，我们讨论Bi2Se3单层依赖温度和载流子浓度的热电性质。当载流子浓度固定在3.24×1018 cm-3时，温度在900K时，我们可以取得，最大热电优值ZT=19，然而考虑到各向异性时，在XX方向，我们可以取得，最大的热电优值ZT=25。当载流子浓度可以变化时，在4×1019 cm-3和900K的时候，我们可以取得，最大的热电优值ZT=38，然而考虑到各向异性时，在YY方向，我们可以取得，最大的热电优值ZT=72。与实验数据相比，我们发现计算结果粗糙地符合实验结果，意味着计算的合理性。除了石墨烯外，更多的二维材料应该被关注，我们的计算结论，为探索高效率的热电材料提供一条路径。　　(6)采用Tran-Blaha修改的Becke-Johnson(TB-mBJGGA)势和玻尔兹曼输运理论，我们计算Bi2O2Se的电子结构和传输性质。在压缩压力和拉伸应力作用下，Bi2O2Se的带隙减小。通过理论计算，我们预测：在n型掺杂中，压缩应力使塞贝克系数增大；在p型掺杂中，拉伸应力使塞贝克系数增大；在n型掺杂中，压缩应力使功率因子增大；在p型掺杂中，拉伸应力使功率因子增大。在p型掺杂的Bi2O2Se中，在拉伸应力(2.3％)的情况下，我们可以取得，最大的热电优值ZT=1.42，考虑各向异性时，在ZZ方向，ZT=1.76，证明Bi2O2Se是一种优良的热电材料。理论计算证明，应力工程可以改良热电材料的电子结构和热电性质，为提高热电材料的热电优值，提供一个思路。