团簇是一种介于原子、分子和固态之间的新的凝聚形态，它具有独特的结构和新颖的特性，一直受到人们广泛的关注。硅作为微电子工业中重要的半导体元素的代表，被广泛的应用于材料科学、微电子学、固态科学、生物学和纳米技术等领域，然而人们发现它并不像碳富勒烯那样具有稳定的结构，因为他缺少像碳那样的sp2杂化轨道，为了解决这个问题，人们将过渡金属掺杂到了硅团簇中，获得了许多稳定的结构，如Ti、Fe、Co、Ni、Ag等过渡金属。稀土元素与过渡金属有着相似的物理化学性质，然而，稀土元素也有着自己独特的性质，例如未满的4f支壳层中，不同电子的磁效应并不会像满壳层那样会彼此抵消。因而稀土元素掺杂在硅团簇中非常适合于磁特性的研究，因此稀土金属掺杂在硅团簇的研究引起了人们广泛的兴趣。　　本文基于密度泛函理论，采用广义梯度近似下的PW91交换关联函数和双数值极化基组设置，研究了EuSi二元团簇的性质随团簇尺寸的演变。考虑到Eu是重金属元素，对EuSin(n=1-21)团簇体系进行了全电子相对性的计算，在纯硅团簇各种低能态结构的基础上，对Eu原子掺杂的硅团簇的可能的低能态结构进行了广泛的搜索，得到了EuSin(n=1-21)团簇的最低能态结构，分析了团簇的电子结构和磁特性。论文得到的结论如下:　　(1)从n=19开始，Eu原子完全包子Si笼状结构的内部，形成内包Eu原子Si笼状结构，也就是说Eu@Si19是最小的完全内包Eu原子的硅笼结构。　　(2)随着尺寸的增加，EuSin(n=1-21)团簇的平均每原子结合能逐渐降低，表明在团簇生长过程中不断释放能量;在n=6、18和20处EuSin团簇平均每原子结合能曲线达到极小值。类Ag、Au掺杂硅团簇，稀土原子Eu与宿主Si原子间的相互作用较弱，Eu掺杂也并未明显增强宿主团簇的稳定性，但是Eu原子的内嵌使得外围硅原子的相互作用得以增强，从而有利于硅笼的形成与稳定。EuSin团簇的二阶能量差分分析表明EuSi2、EuSi5、EuSi8、EuSi10、 EuSi13、EuSi16、 EuSi18、EuSi20这些团簇为幻数团簇。　　(3)由于Eu原子的掺杂使HOMO-LUMO能隙总体上EuSin团簇的能隙值要比Sin团簇的能隙值小，这一结果表明EuSin所有最低能态结构都有较高的化学活性，其中EuSi10团簇在化学反应中相对稳定。　　(4)分析了EuSin团簇的最低能态结构的Mülliken电荷布局分析得到，当n=1-18时，电荷一直从Eu原子向Si原子转移，然而当n=19-21时，电荷开始从Si原子向Eu原子转移，电荷转移方向出现了反转现象。这些表明在最小的笼状团簇Eu@Si19中，Eu原子作为电子受体存在。　　(5)EuSin团簇的总磁矩主要来源于Eu原子的4f电子轨道，由于Eu原子的4f电子层和Si笼子之间的相互作用较弱，EuSin团簇的总磁矩和Eu原子的局域磁矩在笼状结构中都没有发生淬灭。