本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了几种与自旋电子学相关的磁性材料的电子结构和磁性质。重点讨论磁性材料中磁性杂质的电子态及其与局域结构的关系，以及与形成磁长程序机理之间的关系；研究居里温度与不同掺杂原子及杂质的关系。并且进一步讨论了压力对Mn掺杂的Ge基稀磁半导体的影响。主要内容分为以下几个部分：　　 (1)过渡金属原子(V，Mn，Fe和Co)掺杂的SnO2稀磁半导体：研究了过渡金属原子(V，Mn，Fe和Co)掺杂的SnO2稀磁半导体的电子结构和磁相互作用。对于Fe和Co掺杂的SnO2，铁磁态是基态，但是Fe和Co有着不同的铁磁交换机制。而在V和Mn掺杂下，掺杂的SnO2表现出顺磁态。这与实验结果一致。我们又进一步研究了掺杂体系中氧空位对体系性质的影响，我们的研究结果发现氧空位与Fe和Co离子有着强烈的吸引，所以在这两种掺杂的体系中(过渡金属离子一氧空位-过渡金属离子)集团将会普遍存在，但是这种现象在V和Mn掺杂的体系中却不会存在。另外，我们又研究了不同的载流子类型对V掺杂SnO2体系磁基态的影响，p-型载流子的出现不利于体系铁磁态的稳定，而n一型载流子的出现会大大稳定体系的铁磁态，并且随着体系中n一型载流子浓度的增大，体系的铁磁态越稳定。因此通过提高V掺杂SnO2体系的载流子浓度来提高体系的居里温度是一种有效的方法。　　 (2)H掺杂及压力对Mn掺杂的Ge基稀磁半导体的影响：氢杂质在Mn掺杂的Ge稀磁半导体中更加倾向于与Mn原子结合在一起，并且与Mn原子发生较强的相互作用。氢原子的引入使体系由半金属转变为金属，减小了Mn原子的磁距，减弱了Mn掺杂的Ge稀磁半导体中Mn原子间的RKKY(Ruderman—Kittel－Kasuya-Yosida)交换作用，氢杂质会降低Mn掺杂的Ge稀磁半导体材料的居里温度，这很可能是在一些实验中观测到样品呈现顺磁性的原因之一。因此在生长Mn掺杂的Ge稀磁半导体时，为了提高材料的居里温度，应该尽量避免体系中的氢杂质。另一方面，氢杂质也给人们生长Mn掺杂的Ge稀磁半导体提供了一个新的自由度去控制和修饰材料的电子结构和磁性质，使之较为容易地获得基于Mn掺杂Ge体系的磁异质结。Mn原子的磁矩会随着外界压力的增大而减小，但是压力的增大可以增加Mn原子之间的RKKY相互作用的强度。研究结果表明压力可以增加Mn掺杂的Ge基稀磁半导体的居里温度。　　 (3)研究了V-Benzene分子体系，V－Benzene分子体系生长过程中倾向于形成一维链结构，在生长到8层的时候，分子体系的电子结构性质过渡到无穷长链的性质，8层是这一材料生长的临界层数。在VnBzn+1中，所有V原子的磁矩都是铁磁排列；铁磁排列的基态上旋转最边缘V原子磁矩所需要的能量不随n的增大而增大，而是出现振荡。由V-Bezene体系组成的一维无穷长链是一个自旋极化的金属，并且在电场和光场等外场的激发下，有较高的稳定性。