1、隨著微型電子器件集成度的不斷提高，以硅材料為主的微電子器件的尺寸將達(dá)到物理極限。同時(shí)，隨著器件尺寸不斷的減小，器件的制造工藝由于受光刻技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件方面的限制變得困難，而且器件的性能由于波粒二象性和熱力學(xué)限制也會(huì)發(fā)生變化。因此當(dāng)器件的尺寸達(dá)到納米量級(jí)時(shí)，就不能忽視量子效應(yīng)的影響。納米電子學(xué)器件的出現(xiàn)突破了以上的這些限制。同時(shí)，由于量子效應(yīng)的引入，納米電子器件還出現(xiàn)了很多新的功能，例如負(fù)微分電阻效應(yīng)、納米開關(guān)等。另外，納米電子器件的發(fā)展使

2、人們開始關(guān)注電子的自旋屬性在納米電子器件中的應(yīng)用，這產(chǎn)生了納米自旋電子器件。通過對(duì)電子自旋特性的精確操縱，納米自旋電子器件具備了響應(yīng)速度更快、功耗更小、集成度更高的優(yōu)良特性。
　　自2004年實(shí)驗(yàn)上首次制備出單層石墨烯(graphene)，基于石墨烯的納米（自旋）電子器件的研究引起了廣泛地關(guān)注。但是，由于石墨烯的帶隙寬度為零，在實(shí)際的器件應(yīng)用中受到了很大的限制。與此同時(shí)，人們注意到六方氮化硼(h-BN)和石墨烯相比有相似的晶格結(jié)構(gòu)

3、，而且它是一個(gè)寬帶隙的半導(dǎo)體材料。由此，人們猜想可以通過合成graphene/h-BN異質(zhì)結(jié)，調(diào)節(jié)石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)。2010年，Ci等人實(shí)驗(yàn)上首次制備出了graphene/h-BN的雜化域。2014年，Liu等人實(shí)驗(yàn)上通過石墨烯的邊緣生長(zhǎng)氮化硼的方法，制備出了graphene/h-BN的異質(zhì)結(jié)。其后有關(guān)graphene/h-BN異質(zhì)結(jié)構(gòu)成的器件的研究蓬勃發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)graphene/h-BN異質(zhì)結(jié)具有良好的導(dǎo)電性質(zhì)和新的電學(xué)輸運(yùn)特性。

4、但是，對(duì)于該異質(zhì)結(jié)仍有很多問題尚未研究，例如界面類型以及金屬摻雜等因素對(duì)該異質(zhì)結(jié)輸運(yùn)性質(zhì)的影響。
　　本文，利用密度泛函理論和非平衡格林函數(shù)相結(jié)合的方法對(duì)基于graphene/h-BN異質(zhì)結(jié)的自旋輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。并且探討了輸運(yùn)性質(zhì)產(chǎn)生的原因及其在納米自旋電子器件中的應(yīng)用前景。研究的內(nèi)容和主要結(jié)論如下:
　　1.界面類型對(duì)graphene/h-BN異質(zhì)結(jié)自旋輸運(yùn)性質(zhì)的研究
　　Graphene/h-BN異質(zhì)結(jié)主要

5、有zigzag邊緣連接和armchair邊緣連接兩種結(jié)構(gòu)。對(duì)于zigzag邊緣連接的graphene/h-BN異質(zhì)結(jié)，理論研究表明其輸運(yùn)性質(zhì)更好，同時(shí)實(shí)驗(yàn)上給出了C-B和C-N兩種連接方式。基于此，研究了這兩種界面類型對(duì)graphene/h-BN異質(zhì)結(jié)自旋輸運(yùn)性質(zhì)的影響，研究發(fā)現(xiàn)，兩種類型界面的異質(zhì)結(jié)均表現(xiàn)出明顯的自旋過濾性質(zhì)，并且在C-N界面類型的異質(zhì)結(jié)中有明顯的負(fù)微分電阻現(xiàn)象。
　　2.Fe摻雜對(duì)graphene/h-BN異質(zhì)