Heusler合金是在费米能级EF上具有100%自旋极化的半金属铁磁体,因为它们的能带应用在两个自旋通道中一个自旋通道是金属,在另一个自旋通道中是半导体。Heusler合金在自旋电子学和磁电子学领域具有潜在的应用。它们可分为半Heusler合金、全Heusler合金和四元Heusler合金。本文基于密度泛函理论下的第一性原理计算,研究了RhMnSb半Heusler合金、CsYZ2（Y=V 或 Cr,Z=F,Cl,Br或I）和Ti2Fe1-xCoxSn（x=0.00,0.25,0.50,0.75 或 1.00）全 Heusler 合金、TiZrCoTl1-xPbx,TiZrIrZ（Z=Al,Ga 或 In）和 CoFeCrAl 四元 Heusler 合金。近年来,人们对薄膜Heusler合金进行了广泛的研究。发现一些薄膜Heusler合金仍然保留了半金属特性,而另一些则失去了半金属特性。因此,我们还研究了Ti2Fe1-xCoxSn、TiZrIrZ（Z=Al、Ga 或 In）和 CoFeCrAl 各种薄膜合金的应用、电子和磁特性。取得的主要创新性成果如下:（1）发现通过压强来调节Heusler合金材料的晶格结构,可以进一步调节其众多物理性质其它还有很多类似的地方。压力的应用重构了材料的电子应用,为工程应用提供了一条较新的途径。基于这些引人深思的应用,在这里,我们阐明了RhMnSb半Heusler合金的应用、热、磁、力和电子性能。结果表明,在施加压力的情况下,可以通过调整晶格几何应用来控制RhMnSb半Heusler合金中自旋相关的带隙。当外部静水压力超过21GPa时,RhMnSb半Heusler合金从金属相转变为半金属相。此外,自旋向下通道可以进一步远离费米能级,方法是逐渐增加外部压力,使其超过临界值,从而扩大其在室温自旋电子学中的应用。此外,我们发现当外部压力超过38GPa时,RhMnSb半Heusler合金失去了力学稳定性。在相同的压强下,声子谱的计算表明它仍然是动力学稳定的。值得注意的是,我们观察到吸收系数的最高峰值是在紫外区域,这表明该材料适用于紫外光电探测器和紫外滤光器。我们相信这些结果将有助于推动自旋电子学领域的技术应用。（2）自旋电子学的应用中,所有的信息都是以自旋自由度来编码的,因此关键问题是高自旋极化、大的半金属带隙、大的磁矩和比室温更高的居里温度。我们的研究表明,所有的卤素基CsYZ2（Y=V或Cr,Z=F,Cl,Br或I）全Heusler合金在费米能级EF处具有100%自旋极化。电子应用表明,这些合金在自旋向下通道中有着非常大的带隙,而自旋向上通道是金属性的。根据Slater-Pauling规则Mt=Zt-16,这些合金在Y=V时的总磁矩Mt为4.00μB/f.u.,在Y=Cr时的总磁矩为5.00μB/f.u.。其较高的居里温度表明,这些合金适用于室温下的自旋电子学应用。这些合金的半金属特性在外部静水压力作用下保持不变。此外,最高的吸收系数峰值位于紫外区,表明这些全Heusler合金也适合紫外探测器和紫外过滤器。（3）自旋电子学器件需要具有稳定的半金属性质和100%自旋极化性质。在许多Heusler合金薄膜中,半金属特性已经得到了理论预测和实验验证。全Heusler合金Ti2FeSn得到了广泛的研究。据报道,它们（001）取向的TiFe或TiSn截止面的薄膜保持100%自旋极化,但半金属性质不稳定,因为带隙边缘接近费米能级EF。因此,我们研究了Co掺杂对块体全Heusler合金Ti2Fe1-xCoxSn（x=0.00,0.25,0.50,0.75或1.00）及其（001）取向薄膜的应用、电子和磁性能的影响。发现块体Ti2Fe1-xCoxSn（x=0.00,0.25,0.50,0.75或1.00）合金均为半金属铁磁体。我们也研究了十二种可能截止面的薄膜,其中五种保持了半金属性质和100%自旋极化,而其余7种的表面态出现在向下通道的费米能级EF处,大大降低了他们的自旋极化。Co掺显著增加了TiSn截止面薄膜的稳定性,也增加了其在x=0.50时自旋向下通道的带隙Eg↓和半金属带隙EgHM。稳定的半金属特性使其在自旋电子学器件的应用中,特别是在磁性隧道结中能发挥重要作用。（4）我们研究了Pb 掺杂对 TiZrCoTl1-xPbx（x=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00）四元Heusler合金的应用、电子、磁性和力学性能的影响。结果表明,晶格常数、形成能绝对值、结合能和居里温度随Pb浓度的增加而增大,TiZrCoTl1-xPbx（x=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00）四元Heusler合金均为半金属铁磁体,其总磁矩Mt满足Slater-Pauling规则Mt=Zr18,其中Zt为总价电子个数。自旋向下通道中,费米能级向上移动,带隙随Pb浓度的增加而增大。TiZrCoTl1-xPbx（x=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00）四元Heusler合金为各向异性、韧性和力学稳定的材料。（5）受其独特的性质和潜在的应用（尤其是自旋电子学）的启发,我们研究了块体TiZrIrZ（Z=Al,Ga或In）四元Heusler合金及其（001）取向薄膜的应用和电子性质。结果表明,所有块体TiZrIrZ合金均为半金属铁磁体,总磁矩Mt为2.000μB/fu.,满足Slater-Pauling规则Mt=Zt-18。它们的自旋向下带隙是过渡金属元素Ti、Zr和Ir之间的d-d杂化形成的。正的结合能和负的形成能的较大绝对值表明,这三种合金是热力学稳定的,可以实验制备。正声子频率也证明了它们的动力学稳定性。此外,（001）取向的ZrZ（Z=Al,Ga或In）截止面的薄膜仍然是半金属铁磁体,因此可用于自旋电子学和磁电子学领域。（6）通过自旋极化计算,我们研究了四元Heusler合金CoFeCrAl在块体和（001）、（110）和（111）取向薄膜的应用、磁性和电子性质。结果表明,在（001）取向CoFeCrAl截止面薄膜中,块体CoFeCrAl合金的半金属性质在CrCr*截止面薄膜中得以保留,而在CoFe、CoCo*和FeFe*截止面薄膜中消失,CrAl和ALAl*截止面薄膜为近半金属。表面能最低的ALAl*截止面薄膜最稳定,而CrAl和CrCr*截止面薄膜分别是第二和第三稳定。块体CoFeCrAl合金的半金属特性在（110）取向的天然CoFeCrAl截止面薄膜和（111）取向的天然CoCo、FeFe、CrCr、AlAl截止面薄膜中丢失。