半金属材料近年来成为了大家进行研究的热点之一,由于它的费米面处于自旋向下子能带带隙中,显示为半导体性；而自旋向上子能带穿过了费米面,显示为金属性,因此,这种特殊的能带结构使半金属材料在费米面处具有100%的自旋极化,可以高效的将不同自旋特征的电子注入到半导体中,实现自旋输运,在隧道结、磁传感器、自旋阀等领域有着广泛的应用前景。在de Groot及他的团队于1983年采用第一性原理计算方法在理论上首次发现half-Heusler合金NiMnSb具有半金属性之后,越来越多的Heusler合金被证实具有半金属性并被归为半金属铁磁体。在众多Heusler合金中,Co2FeSi由于具有高达6μB的磁矩和1100K的居里温度而备受研究者的青睐。对Co2FeSi的电子结构及磁性的研究表明：Heusler合金Co2FeSi具有半金属性,但由于其费米面处于自旋向下子能带顶部,容易受到温度升高、无序、晶格缺陷等因素的影响而丧失半金属性。另外,在对Co2FeSi的理论研究中发现,经典的交换关联势如GGA或LDA,由于过渡金属d电子的强关联势,不能精准的描述电子结构和磁性质。本文以Heusler合金Co2FeSi为基本构型,在Si位掺入不同浓度的Ga元素,采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,结合GGA+U方案,对Co2FeSi在Ga掺杂情况下的晶体结构、电子结构以及磁性质进行了研究。我们研究的主要内容如下：1.采用GGA+U的方法对Co2FeSi进行几何优化,并通过大量的模拟计算得出,当UCo=2.1eV, UFe=2.5eV时,模拟计算所得Co2FeSi晶格常数与实验测量所得最为接近。2.对Co2FeSi1-xGax(掺杂比例x=0,0.25,0.5,0.75,1)的电子结构研究表明,当掺杂浓度x=0.5时,体系的费米面处于自旋向下子能带带隙中部,因此,Heusler合金Co2FeSi1-xGax具有良好的半金属稳定性。3.对Co2FeSi1-xGax(掺杂比例x=0,0.25,0.5,0.75,1)的磁性质研究表明,间接交换相互作用,即RKKY (Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida)交换机制在决定半金属铁磁体的磁性中起到决定性的作用。