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众所周知,电子具有电荷与自旋两个属性。传统的微电子学主要利用电子的电荷属性,忽略了电子的自旋属性。自旋电子学是一门新兴学科,重点研究将电子的电荷与自旋属性同时有效利用的问题。稀磁半导体是将过渡金属原子掺杂到传统半导体中制备的新型功能材料,在自旋电子学领域有重要的应用。稀磁半导体除了具有传统半导体中电荷的输运性质外,还具有电子的自旋性质。寻找具有高居里温度(铁磁态与顺磁态的转变温度)的稀磁半导体是人们研究的热点问题。ZnO是一种典型的Ⅱ-Ⅵ族的直接宽带隙(3.35eV)半导体,具有很高的激子束缚能(60meV),在光学与压电领域具有广泛的应用。从DietI预测掺杂Mn的ZnO可能具有高居里温度的半导体材料以来,基于ZnO的稀磁半导体的研究被广泛关注,但是仍然存在实验与理论结果不一致和磁性起源的问题没有统一结论等问题。本文从密度泛函理论框架下的第一性原理出发研究了掺杂ZnO体材料与纳米线两种体系的电子结构与磁性性质,主要包括以下几个方面的研究内容：1,研究了Mn掺杂ZnO体材料的电子结构与磁性性质。在ZnO的超胞中Mn离子对位置的不同构型,对不同的构型计算其铁磁态(FM)与反铁磁态(AFM)的稳定能量,比较FM与AFM的能量差值,得到构型的磁性状态。Mn掺杂ZnO体材料不同的构型中AFM的能量均比相应的FM的能量低,即Mn掺杂ZnO是稳定的AFM态。Mn掺杂ZnO中的反铁磁态是由磁性离子间的超交换作用导致的。2,研究了(Mn,Li)共掺ZnO体材料的电子结构与磁性性质。由于Mn掺杂ZnO是稳定的反铁磁态,不适合作为自旋电子学功能材料。通过向ZnO掺杂Li原子会引入空穴载流子,导致ZnMnO体系从反铁磁态转化为具有高居里温度的铁磁态。根据Mn离子距离的远近,不同的构型分为两组。构型居里温度的高低守磁性离子之间的距离影响很大,受Li离子的位置影响很小。通过对态密度图的分析,我们发现当Li离子距离磁性离子近的时候,s-d交换机制明显,当Li离子距离磁性离子远的时候,RKKY交换作用导致体系的铁磁态。3,研究了V掺杂ZnO纳米线的电子结构与磁性性质。首先研究纯ZnO的几何优化与电子结构。对V掺杂ZnO纳米线通过加赝势H避免了表面态对磁性性质的影响。通过对V掺杂ZnO纳米线的AFM态与FM态能量的比较,FM态更加稳定,并且具有较高居里温度。对具有最高居里温度的构型的态密度分析,发现体系具有半金属特点,并且由于V的3d轨道与O的2p轨道的p-d交换耦合作用导致的铁磁态的能量变低,具有稳定的铁磁态。