铁氧体是一类具有广泛用途的磁性功能材料。其中尖晶石型钴铁氧体具有较好的电磁性质而被广泛应用于信息存储系统、自旋电子器件、各种磁性器件及通讯设备等。同时钴铁氧体薄膜在磁电复合材料中具有一定的应用前景。M型锶铁氧体由于在磁性材料工业中的重要性而被广泛研究,作为传统的永磁材料,其在微波器件、磁光器件、高密度磁记录介质等方面得到了广泛的应用。本论文采用第一性原理计算方法研究了阳离子不同的占位方式、薄膜衬底晶格常数的不匹配而引起的应变、缺陷和掺杂等对尖晶石型钴铁氧体的电子结构和磁性能的影响。并研究了磁铅石型锶铁氧体的稳定磁构型及其磁性能和电子结构,同时在理论预测带隙值的基础上研究了本征缺陷、Co掺杂和La Co联合取代对M型锶铁氧体的磁性能和电子结构的影响。本文概述了磁现象与磁性材料的分类,对尖晶石型和磁铅石型的铁氧体材料及其研究现状进行了介绍。并介绍了第一性原理计算的理论基础。论文首先研究了阳离子的不同占位、薄膜衬底晶格常数的不匹配而引起的应变、缺陷和掺杂等对钴铁氧体的电子结构和磁性能的影响。计算结果表明,在钴铁氧体晶体结构中,尺寸效应占优势,使Co离子倾向于占据八面体晶格位置,Co和Fe离子都具有高自旋态。阳离子不同的占位方式对电子结构和磁性能的影响较大。采用更接近外延生长实验的二维应变模型,对钴铁氧体薄膜的几何结构稳定性、电子结构和磁性能进行了讨论。结果表明,二维应变作用（ 9.35%¹2.12%）,没有改变反尖晶石结构与正尖晶石结构的相对稳定性。但是与平衡基态比,应变作用下的正尖晶石和反尖晶石结构的能量差变小,说明在应变作用下,有可能会有部分Co离子进入四面体晶格。随着应变量的增大,能带带隙变窄,原子磁矩发生变化,但是总磁矩变化不大。采用56个原子晶胞研究了钴铁氧体的本征缺陷,发现在富金属和富钴贫铁的情况下,氧离子空位容易形成;在富氧的情况下,八面体晶格中的阳离子空位缺陷形成能较低,容易出现阳离子空位缺陷,形成p型半导体。磁性能受缺陷的影响较大,特别是在富氧情况下,随着温度的升高,会导致体系磁性能降低。从态密度图中分析得出,含有缺陷的晶体结构能带中产生的缺陷能级,一般都是由近邻原子的轨道所组成。Zn （Cd）离子取代钴铁氧体中的Co离子导致晶格常数增加了1.47 % （5.13%）。Co/Fe原子磁矩和体系总磁矩随着Zn （Cd）成份的增加而线性增加,相关实验结果却显示,随着Zn （Cd）成份的增加,总磁矩是先增加再减小。并认为当掺杂非磁性原子Zn （Cd）达到一定量时,由于制备条件等各方面的影响,晶体中的电子自旋取向会发生改变,不再是线性排列,而是成一定的角度,导致总磁矩降低。随着Zn（Cd）掺杂量（x=0.25 0.75）的增加,能带带隙减小。在一定的掺杂浓度下,掺杂体系的晶体结构具有半金属性。稀土离子（La, Ce, Pr, Nd, Eu和Gd）取代八面体晶格中Fe离子的结果表明,由于稀土族镧系元素具有收缩特性,其离子半径随原子序数的增大而减小,所以掺杂体系晶胞的晶格常数随着稀土元素从La到Gd呈递减趋势。磁性能依赖于RE³⁺ 4f轨道未配对的电子数,掺杂Eu和Gd原子能够提高钴铁氧体的总磁矩,主要因为它们³⁺价态离子具有较多未配对的4f电子,因而对磁性能的贡献较大。对于稀土La, Ce, Pr和Nd原子的掺杂体系,掺杂元素对体系磁性能的贡献很小,这是由于它们的离子半径较大,导致晶格发生畸变。其次采用第一性原理计算方法系统地研究了本征缺陷、Co掺杂和La Co联合取代对M型锶铁氧体的磁性能和电子结构的影响。为了较准确地描述其导电行为,我们结合sol方法预测了锶铁氧体是具有带隙为1.44eV的绝缘体材料,并采用一定的U值来描述铁离子3d电子间的强相关作用。采用64个原子晶胞研究了锶铁氧体结构中的本征缺陷以及Co离子取代晶格中Fe离子的缺陷。研究结果表明,在贫氧情况下,阳离子空位缺陷很难形成,由于氧离子空位缺陷形成能较低,因而很容易形成。在富氧情况下,在靠近价带顶附近,阳离子空位缺陷较难形成;但是在靠近导带底附近,部分亚晶格中的阳离子空位缺陷较易形成,尤其是2a晶格的Fe离子空位;在富氧情况下,Co离子替代Fe离子的缺陷形成能很小,Co离子可以掺入较大的剂量。Co离子优先取代4f2晶格中的Fe离子,其次是2a晶格中的Fe离子,并且都是以等价取代稳定存在。由于La³⁺的半径小于Sr²⁺的半径,导致La Co共取代锶铁氧体的晶格常数比理想的锶铁氧体的小,体系的总磁矩变化不大,除了在2a晶格和12k晶格中的部分Fe原子的磁矩减小外,其他晶格中的Fe原子磁矩几乎不变。Co离子是以³⁺价态存在于晶体中,其3d态的电子分布为t_2g3↑e_g2↑t_2g↓。La Co共取代后锶铁氧体表现出一定的n型半导体特性,这与已有的实验和理论报道的结论是一致的。