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GaN材料因其独特和优异的光电磁热等综合性能在半导体研究和应用领域具有广阔的前景。而表面特性对其性能具有重要影响，故对GaN表面的研究能够改善生长技术、提高晶体质量，从而实现对晶体生长过程和晶体性能的更有效的控制。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，系统开展了杂质（非磁性杂质Al和磁性杂质Co）在GaN(0001)表面区域中的吸附、掺杂、生长机制及磁性等方面的研究。我们的研究结果能够为改善薄膜生长技术、提高晶体质量和自旋注入等技术提供正确的理论依据和指导。主要研究结果如下：（1）通过研究Al原子在GaN(0001)表面区域中的生长机制及结构特点，结果发现：随着Al吸附量的增加，最稳定吸附位由T4变为T1；且在1MLAl吸附时，吸附层会形成一个具六方几何结构特点的二维吸附层。更有趣的是，在富N条件下，Al掺杂在表面中会自发形成一种规则性超晶格结构，而在富Ga条件下，表面会由于Ga bilayer的稳定存在而形成一种incommensurate(不成比例)的结构。该研究结果首次从微观层次解释了实验中AlGaN薄膜中观测到的有序现象和incommensurate的现象。（2）通过研究Co原子在GaN(0001)表面区域中的生长机制、电子结构及磁性的计算分析，结果发现：在富N及富Ga条件下，Co原子都倾向于占据表面位置。在富N条件下，将会形成CoN/GaN界面；而CoGax/GaN界面将会在富Ga条件下稳定存在。更有意义的是，我们发现Co掺杂GaN表面体系在富N条件下会呈现出稳定的反铁磁性；而富Ga条件下，随着Co掺杂浓度的提高，掺杂体系有望发生由反铁磁性向铁磁性的转变。最后总结出，Co掺杂GaN(0001)表面体系的磁性特征和生长环境及表面形貌有关，并且铁磁性的稳定存在和紧密结合的CoGa bilayer有着直接关联，是由Co-3d和Ga-4p之间的杂化作用导致。我们的计算结果预测了Co在GaN(0001)表面上基于生长氛围的磁性调制，为Co:GaN体系在自旋注入应用方面提供了理论支持与指导。