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稀磁半导体能同时利用载流子的电荷属性和自旋属性，在未来自旋电子器件具有很大的应用潜力。独有的电学、磁学、光学等性质，使其成为基础研究领域具有很大研究价值的课题。研究稀磁半导体磁性的来源及其磁性的作用机理，成为目前科学研究中非常具有挑战性的课题。本论文在已有的研究基础上，系统地合成了一系列宽带隙稀磁半导体，并研究了磁性的来源和磁性的作用机理。本论文的主要研究结果如下：
第一，以Ni金属粉末和AIN粉末为原料，以固相反应(SSRs)方法，制备了Ni掺杂的六方AIN稀磁半导体，并对其结构、光学、磁学性质进行了研究。研究发现，Ni掺杂的AIN样品具有很好的光致发光特性和室温铁磁性，光致发光特性是因为Ni进入到AIN晶格中引起的，而室温铁磁性归结于样品的本征特性。铁磁性的微观机理为空位调节的结合磁极子(BMP)模型。用第一性原理计算了Ni掺杂AIN样品的能带、态密度，理论研究了掺杂样品的磁性和磁性作用机理。还以Fe、Co作为掺杂元素，制备了六方结构的AIN粉晶样品，在掺杂后的样品中同样发现了室温铁磁性，并研究了磁性的来源和磁性的作用机理；
第二，以Mn金属粉末和AIN粉末为原料，以SSRs方法，制备了Mn掺杂的六方结构AIN稀磁半导体，并对其结构、光学、磁学性质进行了研究。研究结果发现，Mn掺杂AIN样品具有很好的光致发光和室温铁磁性，并对光致发光和铁磁的机理进行了研究，发光和铁磁都源于电子在Mn的3d电子轨道之间的跃迁。用物理气相传输法(PVT)制备了Mn掺杂AIN单晶体，在单晶体中同样发现了室温铁磁性和光致发光特性。以Ga203、Li3N、Mn为原料，通过封闭体系中的改进固相交换(MSSM)反应，合成了Mn掺杂GaN粉晶样品，对样品的结构和性能进行了表征。研究结果说明样品具有铁磁性，铁磁转变温度大约在300K，铁磁性是样品的本征特性，铁磁耦合机理可以用F色心调节的模型进行解释。比较了Mn掺杂AIN和Mn掺杂GaN粉晶样品的磁性、光学特性、磁性耦合机理上的相似点和差别；
第三，以非磁性金属元素Cu、Zn、Si、C、Mg金属粉末和AIN粉末为原料，以SSRs方法，分别制备了Cu、Zn、Si、C、Mg掺杂的六方结构AIN稀磁半导体，并研究了其结构、光学、磁学性质。非磁性金属元素Cu、Zn同样能引发AIN的室温铁磁性，在Cu、Zri掺杂的六方结构AIN中同样发现了强烈的光致发光性质。铁磁性是样品的本征特性，磁性来源于空位调节的结合磁极子模型。用第一性原理计算了Zn掺杂AIN样品的能带、态密度，理论研究了掺杂样品的磁性和磁性作用机理。在Si、C、Mg掺杂的AIN样品中没有发现铁磁性；
第四，以Mg(OH)2-4MgCO3-6H2O和NiC12-6H2O为原料，通过SSRs方法制备了Ni掺杂的MgO粉晶材料，并对样品的结构、磁学、光学等性质进行了表征。表征结果如下：Ni掺杂的MgO粉晶具有室温铁磁性，铁磁强度与Ni的浓度有很大的关系，在样品中同时存在铁磁和反铁磁两种耦合，铁磁来源于两种磁耦合的竞争，两种磁性产生的机制来源于Ni离子的位置分布。