本论文采用基于密度泛函理论的广义梯度密度近似GGA、GGA+U(U代表原位的库伦相互作用即电子关联作用)、GGA+SOC(SOC代表自旋轨道耦合作用)和GGA+SOC+U研究了几种双层钙态矿体系的半金属性质,并探讨了电子关联作用和自旋轨道耦合作用对半金属性质的影响。　　 (1)对双层钙钛矿体系Sr2NiOsOs的研究表明,在不考虑自旋轨道耦合作用时该体系为反铁磁半金属。考虑自旋轨道耦合作用,在Ni和Os上产生具有一定大小的轨道磁矩值,使得Sr2NiOsO6成为一种近反铁磁半金属材料。铁磁相在能量上比反铁磁相要稳定(大约4meV)。当然如此小的能量差值表明两相是基态竞争态。铁磁相时得到的净磁矩值为3.53μB,与实验测量的3.44μB非常接近。计算的Ni和Os的轨道磁矩分别为0.17μB和0.42μB,方向相反。铁磁相时,在GGA+SOC+U的方法下得出的总的自旋磁矩值为0.09μB,由Ni和Os贡献的总的轨道磁矩值为0.60μB,体系的净磁矩值为0.69μB。　　 (2)从离子模型分析,最新合成的Sr2CuOsO6可能具有半金属性质。计算结果表明在不考虑自旋轨道耦合相互作用时,该材料是一种亚铁磁半金属材料。同时考虑电子关联和自旋轨道耦合作用后,得出的总的自旋磁矩值为0.89μB,总的轨道磁矩值为0.43μB(方向与自旋磁矩相反),由此得到净的磁矩值为0.46μB,是一个近似的反铁磁半金属。考虑到自旋轨道耦合相互作用后,Os的下自旋在费米能级处产生一定的占据,破坏了体系的半金属性质。　　 (3)LaSrVMoO62009年从实验上合成,自旋极化率测量表明该体系有可能是一个反铁磁半金属。然而,基于实验结构,我们的计算表明当Mo4d电子上的U值大于2.72eV时,该化合物是一种亚铁磁半金属材料,体系净磁矩值为2.0μB。与推测的反铁磁半金属性质不一致。其因为可能是来源于反位无序占据。在我们的理论计算中认为V和Mo是100％有序的,然而实验测量只有55-80％。一般而言,这种反位无序占据都会使得材料的饱和磁矩值低于理想占据时的值。同时我们的计算也表明Mo4d电子具有很强的关联效应。　　 (4)研究了双层钙钛矿体系La2NiRuO6和La2ZnRuO6的电学、磁学性质。考虑到自旋轨道耦合相互作用之后在Ni和Ru上产生了具有一定大小的轨道磁矩。当U值小于1.36eV时计算表明两种化合物呈现半金属性质,然而随着U值的增大转变为一种半导体材料,与实验观测一致。这表明体系的半导体性质主要是由电子关联作用决定的,说明该体系中电子关联作用在验证实验结果上有重要的作用。