稀磁半导体被认为是一种理想的制作自旋电子器件的材料，引起了人们广泛的研究兴趣。从工业生产和实际应用的角度来说，理想的稀磁半导体应具有良好的室温铁磁性，而磁性过渡金属掺杂的稀磁半导体居里温度差别非常大（10-950K）.AlN稀磁半导体因为具有宽的带隙（6.1eV）和透光性而成为人们广泛研究的对象。但由于实验重复性差等原因，AlN基的稀磁半导体一直未得到广泛的应用，这就需要首先从理论上对其进行预测和分析。　　 另一方面，随着科学技术的发展，计算机的性能得到了极大地提高，材料模拟的理论也得到了长足的进步，使得通过计算机模拟设计新型材料成为可能。因而，本文借助计算机模拟对AlN基的稀磁半导体进行了研究，希望得到具有良好室温铁磁性的稀磁半导体材料，为接下来的实验提供理论指导。　　 本文采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理平面波超软赝势方法研究了纯净纤锌矿AlN，然后也研究了磁性阳离子M（M=Fe、Ni、Co）掺杂的AlN基稀磁半导体，着重介绍了Fe、Ni、Co掺杂AlN体系。主要研究内容及其结果如下：　　 1、对六方晶系纤锌矿AlN的能带结构、电子态密度和光学性质进行了详细的研究。AlN理论计算的晶格常数和实验值相符合。通过对能带结构和电子态密度分析，从理论上验证了AlN属于直接带隙半导体，导带底和价带顶均位于布里渊区的G点处，计算的带隙值5.074eV，比实验值偏小，这主要是GGA计算方法的原因，AlN的离子键性质比较明显。同时，也计算了AlN的能量损失谱、介电函数、吸收系数等光学参数，利用半导体带间跃迁理论和AlN电子结构信息，对介电谱图和能量损失谱等的峰值进行了辨别和解释，定性分析了光学性质的成因。　　 2、探讨了Fe、Ni、Co磁性杂质掺杂AlN的电子结构、磁性和光学性质，并重点分析了Co掺杂AlN的情况，发现M掺杂的AlN体系（M=Fe、Ni、Co）都存在自旋极化态，呈现半金属铁磁性状态，主要来源于p-d轨道杂化。就光学性质而言，没有非常突出的变化，但是掺杂后带隙变窄，长波吸收加强，能量损失明显减小。　　 3、M掺杂AlN体系都呈现出比较稳定的铁磁状态，而且根据实验和平均场近似海森堡模型理论分析，它们的居里温度都超过了350K，具有良好的室温铁磁性，是非常有前途的稀磁半导体。