关于纳米材料场发射性质的研究一直以来都是人们关注的热点。研究纳米体系的场发射性质,对理论上研究场发射机理,应用上设计场发射器件具有双重意义。同时对材料自旋极化的场发射研究不论是在核物理还是凝聚态物理中都有重要的应用。另一个方面,密度泛函理论作为被广泛应用理论,是研究纳米材料电子性质和场发射性质的最佳工具。本文内容主要涉及利用密度泛函理论研究新型纳米材料包括新型纳米条带和纳米管的场发射性质。第一章介绍了场发射基本知识、一种自洽的场发射电流计算方法、石墨烯和纳米管研究进展、密度泛函理论基础四个方面。场发射指的是材料内电子穿过经典禁区隧穿到真空的过程,我们介绍了场发射的定义,意义以及基本理论和场发射电流计算方法。此外我们还介绍了石墨烯和纳米管的研究进展和密度泛函理论。密度泛函理论认为对于一个多粒子系统只要确定了基态的电子密度函数,就可以由此推导出体系的任何性质。第二章主要介绍边缘修饰的石墨烯纳米条带结构在横向电场和纵向电场下的自旋极化场发射性质。锯齿状石墨烯纳米条带是半导体,费米能附近有两个能量简并的边缘电子态,分别被自旋向上通道和自旋向下通道所占据。在条带的上下边缘通过不同的化学基团修饰可以使得一个自旋通道变成金属性而另一个自旋通道保持半导体从而使得整个体系转变成半金属。费米能级附近的半金属很可能是很好的自旋极化场发射源。所以我们研究其自旋极化的场发射性质。我们发现在合适的外电场下,可以获得高度自旋极化的场发射电流或者自旋极化率受电场调制很好的场发射电流。第三章我们研究纯净的硼氮纳米管和其在封装纳原子情况下的场发射性质。硼氮纳米管的导带中存在近自由电子态,在掺杂碱金属原子之后,近自由电子态会下降到费米能级以下形成一个杂化态而被电子占据。硼氮管中的近自由电子态被证实对横向外电场有很好的响应同时这些近自由电子态被预测具备很好的场发射特性。我们对硼氮纳米管施加横向电场计算其场发射电流,发现在外电场下近自由电子态表现出很好的场发射效用。我们认为近自由电子态比较活跃的性质和空间的弥散性是其良好场发射特性的主要原因。