ZnO作为一种新型的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料，广泛应用于紫外发光器件、变阻器、表面声波器件、压电传感器、透明电极等领域。ZnO的室温禁带宽度大(3.37eV)，激子束缚能高，使得它在光电领域有巨大应用潜力，从而受到了人们的高度重视。近年来，在稀磁半导体中，因表现出独特的磁有序现象备受人们关注，这一方面是因为对所表现出的独特磁性的理解涉及到很多的基础性物理问题，另一方面是这些独特的磁性蕴涵巨大的潜在应用前景。 迄今，文献上很多的研究集中在过渡磁性金属掺杂的稀磁半导体薄膜材料方面，对其材料本身的铁磁性和反铁磁性理论计算较少。在大量文献调研的基础上，本文采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波膺势方法，通过对电子结构的计算和讨论，研究了的Co掺杂的ZnO稀磁半导体材料的性能以及其铁磁性和反铁磁性能。 本文概述了稀磁半导体的研究进展，重点介绍了ZnO基稀磁半导体的晶体结构、磁有关的效应以及稀磁半导体中磁性起因的认识等。 本文计算了32个原子的ZnO超晶胞中，分别掺入1至3个Co原子，并对其自旋和反自旋进行不同的计算。结果表明ZnO掺Co还是一种直接禁带半导体材料，导带底和价带顶都位于布里渊区G点处。 在参考以往实验文献的基础上，我们分析计算所得的局域态密度图和能带结构图，得到以下结论： 1、在Co掺杂ZnO中，铁磁性和反铁磁性相互作用是都是短程相互作用，并且对晶体方向有依赖性。 2、本征的Co掺杂ZnO中，不会期望出现自发的磁化，如果缺乏额外的载流子，杂质或缺陷，Co掺杂．ZnO将不会产生铁磁态。 3、通过在Co掺杂ZnO中掺杂电子(n-型掺杂)，能够获得铁磁有序的。 4、稳定铁磁态的主要机制是由载流子诱导的双交换作用。 5、增加巡游d电子的数量，有利于铁磁耦合而不是反铁磁超交换作用。增大Co离子的掺杂量，可以减小Co-Co间的距离，这样有利铁磁作用。不过在样品制备中满足以上两个条件是个非常困难的任务，如果以上两个条件在样品中只能部分满足，铁磁性有序将出现在有限的局部区域，同时，大部分区域为自旋-玻璃态，这样导致弱的自发磁化强度。 同时，本文基于n-型载流子调节的双交换机制，对所计算的材料的磁性行为进行了讨论，认为如果没有额外的n-型载流子掺杂，材料不会出现铁磁有序，稳定铁磁态的主要机制是由载流子诱导的双交换机制。 到目前为止，文献上报道的研究集中在过渡磁性金属掺杂的稀磁半导体薄膜材料方面，不仅获得样品的居里温度低，而且制备的重复性不高。我们在掺杂计算中提出的机理研究，对于制备重复性高的ZnO基稀磁半导体有很好的理论参考作用。稀磁半导体能同时利用载流子的自旋和电荷自由度，已经成为未来自旋电子学器件的关键材料，具有室温铁磁性的ZnO基稀磁半导体的出现必将推动自旋电子学的发展。