d0磁是近几年人们发现的一种新型磁性,它可以通过非磁性原子掺杂在材料中诱导出磁性。随着维度和尺寸的降低,量子限域、表面和界面效应使低维材料表现出许多新奇的量子特性。低维系统中实现可控的d0磁性在自旋电子学中有着非常好的应用前景。本文基于第一性原理的密度泛函理论,在砷烯、IVA-VA族纳米带、多层石墨烯中,研究了其d0磁性的产生机理,调制机制和以此为基础自旋器件的输运性质。主要内容如下:（1）系统研究非磁性原子掺杂诱导和调控砷烯磁性的机理,发现应力对其磁性影响的特点和规律,并研究了以此为基础的自旋器件的输运性质。根据其杂质态局域化程度的不同可分为三类,（a）C,Si,Ge具有强局域化杂质态,会发生强的完全自旋极化,表现出磁性半导体的性质,（b）Be,Mg,Ca较强局域化杂质态,会发生部分自旋极化,表现出磁性半金属的性质,（c）O,S,Se弱局域化杂质态,发生轻微自旋极化,表现出弱磁性金属态。接着,我们详细研究了应力对Be,C,O掺杂体系磁性的调控,发现其磁性对应力的响应展现出杂质态轨道的依赖性,分为两类（a）Be,O掺杂,主要是邻位砷原子Px和Py轨道发生自旋极化,磁矩随应力增加先增大后减小;（b）C掺杂,主要由C杂质原子Pz轨道发生自旋极化,磁矩随应力的增加单调减小至消失。最后,我们研究了砷烯C掺杂自旋输运性质。在以铜为双电极的砷烯C掺杂纳米器件中可产生应力可控的自旋极化电流。我们还探究了在砷烯中引入石墨烯量子点来增强砷烯自旋纳米器件性能的可行性。（2）系统研究了IVA-VA族纳米带边界态的电子结构和磁学性质。我们发现由于电子,自旋和晶格作用之间的竞争,其边界表现出非常丰富的电子态和磁结构。根据边界态局域化能力的不同可以分为两种情况:对于局域化较强,晶格应力较大的系统CP和CAs纳米带,它们的边界在同边上形成铁磁态,不同边界表现为反铁磁序;对于局域化较弱,晶格较软的系统Si P和Si As纳米带,它们边界态形成反铁磁态。进一步,我们还发现Si P和Si As纳米带还会发生皮尔斯畸变,从反铁磁态转变到皮尔斯畸变态。（3）预测了IVA-VA族的新型二维材料砷化硅薄膜,并系统研究了其电子结构及其应力调控,发现其有着各向异性高迁移率的输运性质。我们预测两种半导体二维材料:砷化硅薄膜和二砷化硅薄膜。它们在动力学和热力学上都是稳定的。这两种薄膜本佂上都是间接带隙的半导体,带隙分别为2.39e V和2.13e V。它们在较大范围（-15%～15%）内的等轴应力下仍能保持结构稳定。通过在两种薄膜上加等轴应力,我们发现两种薄膜都会发生间接带隙向直接带隙的转变。砷化硅薄膜可以变成1.75e V的直接带隙半导体,而二砷化硅薄膜的直接带隙则为1.60e V。同时,我们还发现这两种薄膜表现出类黑磷的强各向异性高电子迁移率。（4）初步研究了氢吸附石墨烯上诱导d0磁,在不同堆落下多层石墨烯中的自旋阀效应。发现其出现反常自旋阀开关效应。