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新材料的开发和生产已经成为一个国家工业化快速发展的制约因素之一。几十年来，先进材料的研发以及利用它们所设计出的新产品使得以美国为代表的发达国家在全球保持了强有力的竞争优势。2011年美国提出来“材料基因组计划”，其核心理念之一，就是探讨如何构建集成的材料理论设计、材料计算和数据存储一体化平台，整合新材料计算过程中的代码、数据、计算工具等以实现共享，并与实验相结合，将e-Science的方法引入到传统的材料研发领域中，从而推动材料科研工作者的研究进展，加快新材料的研发。 材料替代掺杂的计算模拟实质上是对研究的母体化合物掺入少量的其他元素，对掺杂后的产生的大量结构通过形成能或总能量进行最稳定结构的筛选与优化，并进行性能的计算，获得性能最优，最稳定的掺杂元素、掺杂浓度及掺杂位点。在这一过程中存在着许多问题:对晶体结构的原子直接进行替代会产生非常多的初始结构，这些结构中存在大量的等价结构，如何筛选并去除这些等价结构;如何在不等价的结构中筛选出最稳定或者是性能最优的结构;对于大批量不等价结构的材料计算任务如何进行管理调度;如何在计算任务出错的情况下保证不相关任务的正确运行，同时尝试恢复任务错误的纠错处理等都是需要解决的问题。 针对以上亟需解决的重要问题，本课题结合e-Science的方法和思想研究与实现了针对材料替代掺杂的高通量计算自动化流程。该系统由材料替代掺杂高通量计算流程与材料计算任务管理系统两部分组成。计算流程主要包括并支持用户在线建模，超晶胞构建，固定浓度与遍历浓度的替代掺杂功能，并进行相关的替代掺杂的等价结构的去除筛选工作，准备好所有的输入参数与初始结构启动任务管理模块来进行后续的任务计算。材料任务管理模块支持第一性原理计算任务的自动化流程管理，包括计算任务动态管理、状态监控、容错、纠错处理等功能。尤其是实现了计算任务在自动流程中计算出错的情况下的纠错处理，能够有效的提高任务的成功率与高通量计算平台的可用性。在整个过程中不需要人工干预，实现整个计算自动流程化。该系统以碳化硅为例，对其分别进行了不同浓度下硼，镓的替代掺杂计算，并分析了两种掺杂物质浓度对禁带宽度以及导电性能的影响，同时与相关文献进行对比分析，验证了材料替代掺杂计算的正确性。