自旋电子学是一门新兴的学科和技术,它将电子的自旋和磁矩加入到了固体器件的电荷输运中。自旋电子器件相比于微电子器件,具有存储密度高、能耗低、响应快等多种优点,但要获得高效的自旋电子器件,一些关键的科学问题还有待解决,其中之一是寻找具有高自旋极化率的材料,因此具有100%自旋极化率的半金属材料是一种具有极大应用潜能的自旋电子学材料。从微观结构来看,半金属材料具有100%传导电子自旋极化率：在一个自旋方向上电子能带表现出金属特性,而在另一个自旋方向上电子能带表现出半导体或者绝缘体特性。迄今为止,已经有多种半金属材料被发现。本文采用基于密度泛函理论的VASP软件对纯及F掺杂CrO₂、块体Zr₂VSn及其（001）表面的结构、电子特性和磁性质进行了系统深入的研究。金红石型半金属CrO₂研究表明,CrO₂掺杂F失去半金属性,但仍然保持高的自旋极化率。由于3d电子轨道的非对称占据,在F掺杂CrO₂结构中存在5种类型Cr原子,并在其被包围的八面体结构中观察到了5种Jahn-Teller畸变。F掺杂CrO₂自旋极化率降低是由于CrIB 3d自旋向下轨道向低能区移动,进而穿过费米能级。当增加一个F杂质原子时,体系总磁矩增加1μB,表明可以通过控制掺杂F元素来调控CrO₂磁矩。在Cr₅₄O₁₀₂F₆结构的（1-10）面内沿着<111)方向,CrⅡA和CrⅡB离子在F-Cr-F“之”字链上交替排列,但是,由于磁双交换作用,F替换O而带来的磁矩并没有聚集在F周围的Cr粒子上,而是相当分散的。对于全Heusler合金,我们的计算发现Hg₂CuTi型Zr₂VSn Heusler合金在其平衡晶格常数6.815 （?）时,是一种亚铁磁型半金属。每个分子式单元的磁矩都是1μ B,遵循S-P规则μ_t=Z_t-18。由于不同的原子位移,5种Zr₂VSn（001）表面（ZrV,ZrSn, VV, ZrZr和SnSn型）上的原子表现出了不同的电子特性,但是5种（001）面上的原子都失去了块体中的半金属性。并且表面层原子磁矩相对于块体稍微降低。