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近年来，随着半导体自旋电子学的迅速发展，稀磁半导体受到了越来越多的关注。稀磁半导体是指在非磁性化合物半导体中通过掺杂引入部分磁性离子所形成的一类新型功能材料。人们可以同时利用稀磁半导体中电子的电荷自由度和自旋自由度，从而制备出具有更多功能的自旋相关器件。稀磁半导体的磁性来源和机理一直是人们在该领域的重要工作之一。本论文采用第一性原理计算方法，研究了Mn掺杂的ZnO、Li掺杂的具有Zn空位的ZnO，以及过渡金属掺杂的金刚石的电子结构和磁特性。 1.研究了Mn掺杂ZnO的电子结构和磁特性。结果表明，Mn原子之间的磁相互作用与其在ZnO晶格中的位置相关；当Mn原子之间的距离较大且在ZnO晶格中均匀分布时，体系可表现出长程铁磁性。Mn和O离子之间较强的相互作用解释了掺杂体系的长程铁磁相互作用。所以有望通过控制Mn在ZnO晶格中的掺杂位置来调节Mn掺杂ZnO半导体的磁特性。 2.研究了Li掺杂对ZnO中Zn空位的电子结构和磁特性的影响。结果表明，ZnO中的Zn空位可以引起铁磁性，但是形成能较高。Li杂质在替位Zn格位或间隙位，以及同时在这两个位置都可以使Zn空位的形成能降低。当Li杂质在替位Zn格位时，体系的总磁矩增加；当Li杂质在间隙位时，体系的总磁矩减小。Zn空位的波函数扩展的带尾使体系产生长程铁磁性，替位Zn格位的Li可进一步稳定体系的铁磁性。 3.研究了3d过渡金属(Mn、Fe或Co)掺杂金刚石体系的电子结构和磁特性。结果表明，Mn、Fe或Co掺杂的金刚石体系具有铁磁基态。基于p-d和d-d能带耦合模型重点分析了该掺杂体系磁有序的内存形成机制。此外，根据海森堡模型，可以预测在不存在本征缺陷或其他杂质态的情况下，Mn、Fe或Co掺杂的金刚石体系将具有较高的居里温度。