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在当代,促进信息技术极大发展的是：以C为基底的石墨烯纳米材料。由于被广泛的应用在电子器件和高效的电子设备中,大大地提高了生产效率。同时,在前人理论研究和实验的基础上：单层C原子组成的一维(one-dimensional)石墨烯晶体结构,它的化学稳定性和导热性都相当高。其中碳纳米管(GNTs)的导热性远比金刚石的导热性高。除此之外,在常温下,电子迁移速率也相当快,因此,制备消耗功率小、速度快的新一代电子元件材料就是纳米材料。从原子掺杂、气体分子吸附及其边缘原子钝化等,都对纳米材料进行探究,而本文在密度泛函理论(DFT)的基础上,运用第一性原理计算,采用投影缀加波方法,首先对F原子饱和一维(one-dimensional)氮化镓纳米带(GaNNRs)边缘两边的优化结构模型和电子特性进行研究；然后对气体分子吸附在Rh原子掺杂的不同类型石墨烯基底稳定结构和电子特性进行分析。基本思路是：从弛豫的稳定结构、态密度、能带和磁性方面进行对比分析,并得出了如下结论：(1)我们研究了F原子和H原子分别饱和不同类型氮化镓纳米带(GaNNRs)的稳定结构和电子特性。对比分析驰豫之后的优化模型,可以看到当F原子和H原子饱和在AGaNNRs边缘时,结构模型发生了很大的变化,而饱和在ZGaNNRs时,没有发生明显的改变。进一步分析他们的能带变化,无论是F原子饱和还是H原子饱和6-AGaNNRs边缘时,都显示直接半导体,然而,F原子和H原子饱和在6-ZGaNNRs边缘时,则显示间接半导体,并且F原子饱和的带隙比H原子饱和的带隙小,原因是在区域r点处,最低的未占据的导带朝着低能量区移动了。带隙随着带宽的增加单调减少。同时也进一步分析了他们的总态密度(TDOS),F原子饱和的6-AGaNNRs和6-ZGaNNRs的价带处,主要的贡献来自于N原子,而导带处主要来自于Ga原子。结果表明,对于AGaNNRs边缘和ZGaNNRs边缘,用F原子饱和比用H原子饱和的效果好,原因是F原子饱和的带隙小于H原子饱和的带隙。(2)系统分析了：不同气体分子吸附在Rh原子掺杂的不同类型石墨烯基底的稳定性和电子特性。由于掺杂的Rh原子尺寸比较大,进而使Rh原子超出石墨烯基底的表面,引起Rh原子掺杂单空位的石墨烯基底(Rh/SV-graphene)几何结构发生明显的改变。而当Rh原子掺杂纯的石墨烯基底(Rh/Pri-graphene)时,几何结构没有明显的改变。对比而言,Rh原子掺杂纯的石墨烯基底(Rh/Pri-graphene)的吸附能(Eads)大于掺杂单空位石墨烯基底(Rh/SV-graphene)吸附能,并且Rh原子的掺杂,给石墨烯基底提供了较多的电子,然而电子从Rh原子转移到SV-graphene基底大于转移给Pri-graphene基底,从而改变了SV-graphene基底的还原性。而用不同的气体分子吸附在Rh原子掺杂的不同类型石墨烯基底时,在费米能级处Rh/Pri-graphene基底的TDOS与Rh的3d态发生杂化,表明Rh原子的掺杂,提高了气体分子与不同基底的C原子之间的相互结合的作用。对于Rh/Pri-graphene基底来说,在态密度图的费米能级处自旋向上区域存在近似为零带隙特征,而自旋向下区域存在非零带隙特征,与Rh/Pri-graphene态密度图相比,Rh/SV-graphene基底显示出了较高的稳定性。结果表明,Rh/Pri-gra基底系统是无磁性金属,而吸附NO分子之后,就转变为有磁性的金属；Rh/SV-gra基底系统是无磁性金属,而吸附NO分子之后,有磁性的金属。从电子的转移情况来看,NO分子得到的电子比CO分子得到的电子多,所以用NO分子吸附在Rh/Pri-graphene和Rh/SV-graphene基底上比CO分子吸附Rh/Pri-graphene和Rh/SV-graphene上稳定。与未吸附NO分子的态密度图相比,气体分子吸附在Rh-graphene基底上会引起电子结构发生改变。在费米能级处,出现了不平衡的电子结构,自旋向下的电子要大于自旋向上的电子。这说明在费米能级处出现了能级的劈裂。Rh/SV-gra-NO的总态密度图,虽然在费米能级处也发生了能级的劈裂,这使得自旋向上的电子大于自旋向下的电子。与Rh/Pri-graphene基底相比,更稳定的Rh/SV-graphene基底用于制作气体传感器,检测有毒气体如NO和SO2。通过气体分子吸附在Rh-graphene基底的结构稳定、电子特性和磁性发生改变,将成为一种检测有毒气体、自旋电子器件的有效材料。