随着微型电子器件集成度的不断提高,以硅材料为主的微电子器件的尺寸将达到物理极限。同时,随着器件尺寸不断的减小,器件的制造工艺由于受光刻技术和经济条件方面的限制变得困难,而且器件的性能由于波粒二象性和热力学限制也会发生变化。因此当器件的尺寸达到纳米量级时,我们就不能忽视量子效应的影响。纳米电子学器件的出现突破了以上的这些限制。同时,由于量子效应的引入,纳米电子器件还出现了很多新的功能,例如负微分电阻效应、纳米开关等。另外,纳米电子器件的发展使人们开始关注电子的自旋属性在纳米电子器件中的应用,这产生了纳米自旋电子器件。通过对电子自旋特性的精确操纵,纳米自旋电子器件具备了响应速度更快、功耗更小、集成度更高的优良特性。自2004年实验上首次制备出单层石墨烯(graphene),基于石墨烯的纳米(自旋)电子器件的研究引起了广泛地关注。但是,由于石墨烯的带隙宽度为零,在实际的器件应用中受到了很大的限制。与此同时,人们注意到六方氮化硼(h-BN)和石墨烯相比有相似的晶格结构,而且它是一个宽带隙的半导体材料。由此,人们猜想可以通过合成graphene/h-BN异质结,调节石墨烯的能带结构。2010年,Ci等人实验上首次制备出了 graphene/h-BN的杂化域。2014年,Liu等人实验上通过石墨烯的边缘生长氮化硼的方法,制备出了 graphene/h-BN的异质结。其后有关graphene/h-BN异质结构成的器件的研究蓬勃发展。研究发现graphene/h-BN异质结具有良好的导电性质和新的电学输运特性。但是,对于该异质结仍有很多问题尚未研究,例如界面类型以及金属掺杂等因素对该异质结输运性质的影响。本文,我们利用密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的方法对基于graphene/h-BN异质结的自旋输运性质进行了系统研究。并且探讨了输运性质产生的原因及其在纳米自旋电子器件中的应用前景。研究的内容和主要结论如下:1.界面类型对graphene/h-BN异质结自旋输运性质的研究Graphene/h-BN异质结主要有zigzag边缘连接和armchair边缘连接两种结构。对于zigzag边缘连接的graphene/h-BN异质结,理论研究表明其输运性质更好,同时实验上给出了 C-B和C-N两种连接方式。基于此,我们研究了这两种界面类型对graphene/h-BN异质结自旋输运性质的影响,研究发现,两种类型界面的异质结均表现出明显的自旋过滤性质,并且在C-N界面类型的异质结中有明显的负微分电阻现象。2.Fe掺杂对graphene/h-BN异质结自旋输运性的调控由于铁对本征的石墨烯和氮化硼的电子结构和输运性质都有重要的影响,我们探究了在石墨烯/h-BN异质结不同位置掺杂铁对其自旋输运性质的影响。研究发现由于铁掺杂位置的不同,器件表现出了自旋过滤、负微分电阻和整流的效应。这些研究表明石墨烯/氮化硼异质结在纳米自旋电子器件中的应用前景是广阔的。同时,这些研究对我们设计多用途、高性能的纳米自旋器件有很大的帮助。