石墨烯独特的sp2杂化结构,使得该新型二维平面纳米材料拥有丰富新奇的性质。由于纯石墨烯是零能隙的,这严重限制了它在场效应晶体管方面的应用。本论文工作目的在于通过密度泛函理论计算,对打开石墨烯能隙的方法和过程进行了探索研究。关于单原子的吸附,由Au, Ag, Cu的吸附结果可知,最稳定的吸附位置与最终形成的能隙大小没有直接关系,铁-石墨烯,钴-石墨烯,钒-石墨烯三种体系均显金属性,由于O2和O3较活泼,对石墨烯能隙有一定的影响作用,使得最后的吸附体系前者带磁性质,后者呈现金属性。关于掺杂作用,电子的重新分布破坏了完美sp2杂化框架,让氧/石墨烯在打开较大能隙0.52eV的同时能保持较小的形变和稳定的结构。同样受到强轨道杂化影响,铁/石墨烯体系展现的也很完美。镓/石墨烯是唯一一个体现金属性质的单原子掺杂体系。而吸附掺杂共同作用在能隙扩大的讨论上都不是很理想,但发现铜原子掺杂的石墨烯对一氧化碳与氧气的化学反应起催化作用。基于SiC衬底上,对双层石墨烯而言,下层石墨烯起缓冲作用,保护了上层石墨烯,使其接近理想石墨烯状态。