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硅是一种重要的半导体材料，是许多电子元器件的基底材料。硅原子簇是介于单个硅原子与硅晶体之间的中间种类，表现出与固体材料截然不同的光学、电学、化学性质。随着电子器件的不断小型化，对硅原子簇的研究引起了人们的极大兴趣。硅虽然和碳处于同一个主族，但它们在成簇时轨道的杂化方式却不一样，碳一般采用sp2杂化，而硅更倾向于sp3杂化，所以在形成三维的立体结构时，硅原子簇没有碳原子簇稳定，有悬挂键存在。为了使硅原子簇更稳定，掺杂其它原子，尤其是掺杂过渡金属原子，是一个可行的办法。在本文中，我们采用密度泛函理论(DFT)方法，对掺杂铁/钌/锇的小硅原子簇FeSin(±)/RuSin/OsSin进行了系统的理论计算研究，并比较了它们之间的区别，主要结果如下： (1)在DFT-B3LYP/6-311+G*水平下对FeSin/FeSin+/FeSin-(n=1～8)原子簇进行了系统地结构优化及稳定性分析，结果显示，当n>3时，FeSin/FeSin+/FeSin-原子簇的基态结构从平面结构过渡到三维的立体结构。基态结构大多为双锥结构或它们的戴帽结构。对中性FeSin原子簇来说，当n=4～8时，其基态结构分别为三角双锥、四角双锥、戴帽的四角双锥、戴帽的五角双锥、两个四角双锥的结合体。FeSin-的基态结构与相应的中性FeSin的基本一致，而FeSin+的基态结构与中性的相比有较大改变。这与计算的电离势和电子亲合势的结果相一致。对大多数的稳定结构来说，中性FeSin的自旋电子态多为s=1或2；离子FeSin+/FeSin-的自旋电子态多为s=3/2或5/2。FeSin的平均结合能随尺寸的增大而增大。FeSin+(n=4，6)和FeSin/FeSin-(n=2，5，7)有着较大的裂解能和二阶差分能，说明这些原子簇有更高的相对稳定性。从HOMO-LUMO能隙看，除n=7外，其它的FeSin-都比相应的FeSin+和FeSin有着更高的化学稳定性。 (2)在DFT-B3LYP/6311SDD水平下对RuSin(n=1～14)原子簇进行了系统地研究，结果显示，RuSin原子簇的基态结构也在n>3时从平面向三维的立体结构过渡。随着原子簇尺寸的增大，Ru原子逐渐进入Si笼，当n=12时，Ru完全进入Si笼。NBO分析表明，这些原子簇中都存在三中心键，有利于提高原子簇的稳定性。我们还计算了平均结合能、二阶差分能、HOMO-LUMO能隙、垂直电离势、垂直电子亲合势、电荷转移等，发现RuSi12有着较大的结合能和二阶差分能，说明RuSi12原子簇的基态结构相当稳定。 (3)在DFT-B3LYP/6311SDD水平下对OsSin(n=1～14)原子簇进行了系统地计算，同样当n=12时，Os完全进入Si笼，形成稳定的六棱柱完美构型。OsSin的平均结合能比相同尺寸的RuSin和FeSin都大，从Sin转移到Os原子的电子比转移到Ru原子上的电子多。