中文摘要：

石墨烯是真正意义上的二维晶体，具有异常的电子性质，且比纳米管更稳定和更易操作。本课题采用第一原理密度泛函理论研究石墨烯纳米带掺杂后体系的电子结构，从而设计出性质优良的石墨烯纳米晶体管。从能量学角度揭示不用原子（N、B、P、F或Al）以不同形式掺杂在不同构型石墨烯纳米带的不同位置后的相对稳定性，从而确定最佳掺杂位置和石墨烯纳米带的构型；详细计算体系由于这些原子掺杂后在能带结构中产生的杂质能级位置，并进一步计算比较体系掺杂前后带隙、电子迁移以及电导率等电学性质的变化。通过能带结构揭示原子掺杂对体系电子输运性质产生影响的微观机理，从而弄清不同掺杂原子与基质原子相互作用的差异。进一步地根据以上研究，构造出具有不用构型的纳米异质结晶体管，尤其是场效应晶体管；通过栅极和偏压的改变，给出转移特性和漏极特性曲线，从而通过特性曲线确定性质优异的纳米晶体管构型。本研究将为未来纳米电子器件的制作提供有益的探索。

结论摘要：

石墨烯是真正意义上的二维晶体，具有优异的物理性质，是极有可能取代硅材料成为下一代电子材料的候选材料之一，因此成为当今国际科学研究的前沿和热点。本课题基于第一原理，利用密度泛函理论对石墨烯进行改性和修饰并对其电子结构以及力学和磁学性质进行了深入研究。从能量学角度出发给出经不同手段改性和修饰后石墨烯的稳定性，并揭示不同改性和修饰手段对石墨烯纳米片电学、磁学、力学以及场发射性质等性质的影响规律，同时还揭示了不同类型的石墨烯纳米带边界形状对纳米带力学和输运性质的影响。给出了对石墨烯纳米片材料实现功能调制的方法以及微观机制，最终为实现石墨稀纳米片微纳米电子器件的制作提供理论指导和帮助，其科学和实际意义重大。