传统的电子元件，比如二极管和三极管，它们的信息载体都是电子电荷，电子的自旋没有被利用。近些年来，半导体自旋电子学（spintronics）的研究表明，稀磁半导体（DMS）能够同时利用电子的电荷和自旋来进行信息的处理和存储，在磁学、光学、电学等领域具有广泛的应用前景。理想的稀磁半导体应具有良好的室温铁磁性，但目前由于实验重复性差等原因，一直未能得到广泛的应用，这就首先需要从理论上对其进行预测和分析。随着科学技术的发展，计算机的性能得到了极大的提高，使得通过计算机模拟设计新型功能材料成为可能。本文的工作是借助计算机模拟预测了具有良好室温铁磁性的新一代AIN基稀磁半导体材料，为实验提供了理论指导。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，首先计算了AlN晶胞的几何结构和电子结构，得到了与实验相似的结果，并为后面的计算提供了良好的参数设置。随后采用超原胞方法搭建了AlN的空位模型，通过对计算结果的分析可知，含Al空位的AlN存在自旋极化态，可以使AlN产生半金属铁磁性，磁矩为1.0μ_B，主要来自于空位周围的四个N原子的p轨道电子，而本征态和N空位的AlN均不存在自旋极化态，没有磁性；Al空位的形成能低于N空位的形成能，空位也不会引起AlN光学性能的根本性变化。通过对采用超原胞方法搭建的Al₁₅MN₁₆（M=Mg、Cu、Zn、Pd）四种体系模型的计算，得知这四种体系都存在自旋极化态，均具有半金属铁磁性，但磁矩大小和来源均有所不同。Al₁₅MgN₁₆和Al₁₅ZnN₁₆的磁矩均为1.0μ_B，主要来源于Mg或Zn周围的四个N原子的p轨道电子，而Al₁₅CuN₁₆和Al₁₅PdN₁₆的磁矩均为2.0μ_B，主要来源于Cu或Pd的d轨道电子与N原子的p轨道电子发生的杂化作用，且Mg、Cu、Zn、Pd掺杂不会引起AlN光学性能的根本性变化；这四种体系的形成能关系应为Al₁₅MgN₁₆＜Al₁₅CuN₁₆＜Al₁₅ZnN₁₆＜Al₁₅PdN₁₆，且四种体系均会表现出稳定的铁磁状态；根据平均场近似的海森堡模型理论推断出，四种体系的居里温度关系为Al₁₅CuN₁₆＞Al₁₅PdN₁₆＞Al₁₅MgN₁₆＞Al₁₅ZnN₁₆，且都大于350K，具有良好的室温铁磁性，可以作为理想的稀磁半导体材料。