金属原子及氧分子在硅表面的吸附不仅在基础研究上有重要意义，而且在纳米电子学，自旋电子学和高密度存储等方面有着很大的应用潜力。　　本文应用第一性原理计算方法系统地研究了金属原子及氧分子在硅表面吸附的动力学性质和电子性质。首先我们研究了贵金属金和铂二聚体在硅和锗(001)表面的稳定性，我们发现由于金和铂电子结构的不同（金原子比铂原子多一个价电子），导致了金和铂二聚体在硅和锗(001)表面有着不同的吸附构型。其次我们系统的分析了各种构型下铬、锰和铁在硅(001)表面的磁学性质以及电子性质，发现了吸附能、磁矩以及磁性耦合性质随着3d金属原子电子数的变化规律。我们的能带计算结果表明，吸附过渡金属纳米线之后，硅表面均变为了金属性质。另外我们还研究了过渡金属锰原子在硅(111)-(7×7)吸附扩散以及成核的问题。我们研究发现，单个锰原子在(7×7)表面的半个重构单元内扩散比较容易，但是跨越边界到达相邻的半边却非常困难。我们的能量计算发现了两种能量非常稳定的团簇，Mn7和Mn13。我们还模拟了这两种团簇的STM图，发现与实验上符合的很好。这些结果对理解锰原子在硅(111)-(7×7)表面扩散以及成核有很大的帮助，并且能够为实验上生长出均匀有序的锰团簇提供理论指导。　　最后我们研究了氧分子在硅(111)-(7×7)表面的吸附和分解的问题。我们研究发现，所有的分子态氧，都是不稳定的，可以非常容易的分解成原子态氧。我们提出的氧分子分解路径以及模拟的STM图很好的解释了实验上所发现的现象，解决了长期以来关于氧在硅(111)-(7×7)表面吸附问题的争论。