众所周知，石墨烯自从被发现以来就备受世人关注。十几年来关于石墨烯的实验制备及理论研究业已成为热点。在过渡金属衬底，尤其是Ni和Cu及其合金上的化学气相沉积（即CVD）法被认为是最具前景的大规模制备石墨烯方法，但是我们对石墨烯在金属Ni上面前期生长机理的了解依然有限。本文通过凝聚态物理计算材料学常用的密度泛函理论，对化学气相沉积方法在镍上制备石墨烯进行了一定的理论研究。通过计算我们发现碳原子在金属镍中的析出过程具有明显的C-C自催化作用，并且这种效应可以通过合金的方法进行有效的调控。　　第一章，我们首先简单介绍了石墨烯研究的一些背景知识。结构决定其性质，性质决定其用途，实用首先进行制备。通过对石墨烯的发现及结构特点分析，阐述了石墨烯众多优越的特性及各种潜在的诱人的应用前景。进而讲到我们现在面临的大规模制备石墨烯问题及现有的制备石墨烯方法。从而提出了自己研究要解决的主要问题，即主要研究内容和意义，明确了自己对石墨烯在生长机理方面的研究动机。　　第二章，我们对进行研究所需要的凝聚态物理计算材料学常用的密度泛函理论和计算中使用的材料建模、模拟及后期数据图像处理软件进行了一些介绍。　　第三章，我们首先介绍了计算所用到的方法和构造的模型，然后对单个碳原子和两个碳原子在Ni(111)面上的能量学和动力学行为进行了研究。通过计算，我们验证了单个碳原子的最佳吸附位置是次表层的八面体间隙位置。并证明两个碳原子在Ni(111)面表层趋向于形成二聚体的形式，在次表层两个碳原子在能量学上的分布具有随机性，既可以相互靠近（但并未形成二聚体），又可以相互远离。在动力学上，我们发现次表层两个碳原子析出过程具有明显的自催化作用，也就是说，当有一个碳原子从Ni(111)面的次表层向表层析出时，另外一个次表层的碳原子与该析出的碳原子距离越小，析出碳原子的扩散势垒也越小，从而析出更加容易。进一步我们通过对比析出碳原子扩散通道的大小和在鞍点处与周围相邻镍原子的杂化强度两个方面，分析不同碳原子的析出过程，对该自催化作用进行有效的解释：碳原子析出时扩散通道越大，碳原子析出时受到的应力越小，其析出时扩散势垒就相应越小；与此相反，碳原子析出时扩散通道的面积越小，碳原子析出时受到的应力越大，其析出时扩散势垒也就越大；从杂化的角度考虑，碳原子三角形通道与四边形通道析出时，在鞍点处析出碳原子与周围近邻镍原子总的杂化强度基本一致，说明杂化对扩散势垒的影响基本一样。通过对比初态碳原子与周围相邻镍原子不同的杂化强度，我们进一步解释了碳原子不同析出通道产生的原因。从而对自催化作用的产生给出了系统合理的解释。　　第四章，鉴于合金衬底越来越多的被应用在化学气相沉积法制备石墨烯上。我们通过计算晶格失配度，选择铜和钴作为掺杂替代元素，分别与母体材料镍构成了不同的合金结构。进而通过理论模拟的合金结构对碳原子析出过程中的自催化作用进行了调控。该合金效应可以通过经典的d-band center理论进行合理的解释说明。　　第五章，总结和展望。