随着微加工技术和大规模集成电路的出现,传统的半导体器件已经不能满足人们的需要。为了探索新型的电子器件,人们把研究焦点转移到电子的自旋属性上,发现当尺度在纳米范围内,自旋比电荷更具有优越性,并由此发展了自旋电子学。二维材料和稀磁氧化物半导体材料以其在自旋电子学领域的潜在价值成为当今的研究热点。选取六方磷化硼（h-BP）、立方相二氧化锆（c-ZrO₂）以及二氧化锡（SnO₂）为研究对象,以密度泛函理论（DFT）为基础,采用第一性原理的计算方法,对过渡金属原子（TM=Cr、Mn、Fe、Co、Ni）掺杂h-BP单层、Fe、Co掺杂c-ZrO₂表面以及非磁性元素C、N掺杂SnO₂（110）面展开计算研究,探索相应的自旋电子特性,为设计新型自旋电子器件提供坚实的理论依据。通过对三种材料掺杂体系的原子结构、自旋密度、态密度以及磁性的对比分析发现:1)对于h-BP单层掺杂体系,五种过渡金属元素中,Co元素和Mn元素更加适合掺杂到h-BP体系中,使体系产生稳定的铁磁性,并且具有金属性质,开拓其在磁性存储和电子器件的应用。2)对于c-ZrO₂（110）面掺杂体系,磁性耦合结果表明两个Fe原子为反铁磁态耦合占主导,Co原子为铁磁态耦合占主导;对于c-ZrO₂（111）面掺杂体系,磁性耦合结果表明Fe原子的反铁磁态与铁磁态的状态比为3:3,Co原子为铁磁态耦合占主导。因此,同一元素掺杂不同表面时,（111）面更有优势,不同元素掺杂同一表面时,Co元素比Fe元素更合适。3)对于SnO₂（110）面掺杂体系,单个C原子引入的磁矩为1.094μ_B,N原子为0.611μ_B,磁性耦合结果表明C原子总是以铁磁性耦合,N原子总是反铁磁性耦合,因此认为C原子比N原子更适合掺杂到SnO₂（110）面中,改变SnO₂表面的自旋性质,应用到自旋电子器件中。