如今,随着产业对更高密度及性能集成电路的迫切要求,栅介质层的厚度正不断的缩小。传统的siO2栅介质由于不可接受的高栅泄漏电流也逐渐达到其使用的极限,作为可使用代替SiO2的各种高K介质材料成为研究的热门对象,然而高K介质材料又会带来其与多晶硅栅电极不匹配的问题,比如阈值电压漂移、费米能级的钉扎效应、对多晶硅膜沉积温度的依赖、栅极电阻过大、硼穿通现象和多晶硅栅耗尽效应,以及多晶Si与高K栅介质直接接触促进界面反应等。研究表明,高K介质材料与多晶硅不兼容的问题可以有效地通过用金属栅电极代替多晶硅栅电极来解决。那么,金属栅/高K栅介质结构的MOs器件的研究和应用是微电子科学技术发展的必然。本文主要采用了第一性原理方法,研究了表面合金化、自旋取向、原子吸附对金属栅电极磁性和功函数的影响。本文共分五个部分：第一部分,介绍了本课题的研究背景,包括高K介质材料代替Si02作为栅介质的必然性、金属栅电极替代多晶硅的必要性和所面临的困难以及现阶段功函数的主要调制方法。此外,还详细介绍了本文所用的第一性原理计算方法的基本理论和VASP软件包。第二部分,研究了自旋极化,自旋取向以及表面合金化对Fe（001）和Fe1-xMnx/Fe（001）的磁性和功函数的影响。计算结果表明自旋取向和表面合金化对Fe1-xMnx/Fe（001）的功函数和原子磁矩都有很大影响。发现功函数并不是由简单的金属电负性决定,应该还与系统具体的自旋组态有关。无磁状态下Fe1-xMnx/Fe （001）的功函数对掺杂的浓度比较敏感。而磁性状态下,功函数随掺杂浓度的变化改变并不明显。第三部分,研究了表面原子自旋取向及表面吸附碳原子对Mn/Fe（001）面的磁性及功函数的影响。发现自旋组态对体系的功函数和磁性都有很大的影响。与此同时C的吸附浓度对两种组态体系的功函数都有很大影响。接着,我们研究了Fe1-xGdx/Fe（001）磁性和功函数的影响。计算结果显示,Gd掺杂Fe（100）使表面体系的结构产生了很大的变化这直接导致了体系中Gd-Fe耦合方式的改变。随着Gd掺杂浓度的提高,体系表面原子的平均磁矩,费米面,功函数基本都遵循一定的规律变化。基于理论的分析和讨论,发现体系功函数及磁性的变化主要决定于费米面的变化,电子的转移及表面结构的变化。最后,我们对研究工作进行了总结。