本论文通过进化算法USPEX结合密度泛函理论PAW-PBE对Al₆CM_n（M=Li,Na,K;n=2,4,6）团簇的低能异构体进行了全局搜索。利用密度泛函理论B3LYP和组态相互作用QCISD方法对这些低能结构进行再次优化,并分析了它们的稳定性和电子结构。结果表明碳掺杂使团簇的稳定性显著提高。Al₆CM_n团簇的分子轨道类型与凝胶模型确定的轨道一致,但C原子对价电子的强吸引使势能局域降低,导致小角动量的2S和2P轨道分别在1D和1F前占据。26价电子的Al₆CM₄（M=Li,Na,K）均是C位于Al₆八面体中心的T_d对称结构,具有1S²1P⁶2S²1D¹⁰2P⁶的闭合壳层,形成不同于传统凝胶模型壳层序列的强幻数结构。在Al₆CM_n团簇中,Al₆C^n-形成Zintl阴离子,碱金属阳离子通过离子键结合在周围。虽然锂原子具有碱金属原子中最大的电离能,但在Al₆CM₄团簇中锂离子上的正电荷最大,Al₆CLi₄最为稳定。在Al₆CM₄中Al₆C^4-核的电子结构符合8电子加18电子规则,同时又符合Wade-Mingos规则,表现为超原子阴离子。Al₆C^4-八面体核也可视为几何幻数结构,它与碱金属相互作用将非常有利于组装形成Zintl相材料。本论文中我们选取Al₆CNa₄团簇作为组装基元,并根据强幻数Al₆CNa₄的几何和电子结构特征构建了空间群为P 4n3的体心立方晶体结构。计算结果表明Al₆CNa₄团簇的电子结构在组装晶体中被很好地保留,并且组装晶体是超轻的（1.10 g/cm³）Zintl相材料。团簇单元间的相互作用能达到3.12 eV,弹性常数和声子谱也证实了组装晶体是动力学稳定的。成键性质分析表明碳原子掺杂对团簇稳定性的贡献是显著的,并且Al-C间和Al-Al间的相互作用在组装晶体结构中明显增强。此外,能带结构计算表明组装晶体为宽带隙半导体材料,通过杂化泛函HSE06计算得到的带隙为2.26 eV。