ZnO基半导体材料是一种新一代多功能半导体材料。因为它有很多奇异的性质,使得ZnO基半导体材料可以广泛应用于光电领域。理论计算各种稀磁半导体并且预测材料的居里温度,表明在宽禁带氧化物半导体ZnO中掺入过渡金属离子来替换部分Zn离子,可能制备出具有室温铁磁性的稀磁半导体材料。这样一来ZnO基稀磁半导体在光学,电磁学方面的应用都会有十分广阔的应用前景。随着时间的推移掺杂ZnO无论是在材料制备和理论计算上都已经非常深入,然而在该材料磁性起源机理上国内外学者给出了很多理论如关联能交换,磁性团簇等,存在着很多差异。值得更加深入的探索。本文采用基于密度泛理论的第一性原理方法,用体系总能量是否相等作为判据,研究不同掺杂ZnO模型的几何结构关系,特别是掺杂原子对位置与总能量的关系,发现Co掺杂ZnO几何结构模型中Co原子对位置与总能量存在一定规律,可以简化仿真计算的模型数量本文创新的采用体系总能量值是否相等来研究过渡金属掺杂ZnO模型的几何结构规律关系,从而提炼出了几种能量不同的几何结构,大大减少了仿真计算的模型数量,从而节省了很多冗长的计算时间,对Co掺杂ZnO模型、C,Mn共掺ZnO模型进行研究,对模型总能量,电子结构进行了分析,还对稳定铁磁态结构进行了深入的分析。通过本文的研究,首次对规则晶体的仿真建模给出了一个比较科学合理的建模方法。对比Co掺杂ZnO模型和包含氧空位缺陷的Co掺杂ZnO模型发现氧空位对Co掺杂ZnO材料的磁性能具有重要影响。理论分析预测C与Mn共掺杂ZnO模型的材料具有超过室温的居里温度。为以后的ZnO基半导体材料的理论计算提供了新的方法和思路。也为应用电子自旋和磁性质的器件的开发扩展了很大的空间。