石墨烯一经发现就成为当今社会的研究热点,而有关它的研究直接导致了许多新的物理现象得以发现。本论文采用密度泛函理论与非平衡态格林函数相结合的第一性原理方法针对氮掺杂石墨烯的电输运性能及其可能应用进行了研究,取得了以下主要研究成果:氮掺杂在扶手型石墨烯纳米带（AGNR）和锯齿形石墨烯纳米带（ZGNR）的边缘分别形成稳定的吡嗪环（pyridazine）和吡唑环（pyrazole）结构,对它们的电子结构产生了完全不同的影响。在纳米带锯齿型边缘生成的五元吡唑环破环了边缘磁性结构,导致了单边缘和双边缘氮掺杂结构的基态分别为铁磁态和非铁磁态。电流在零偏压情况下就开始出现,证实了其金属特性。同时,氮掺杂增强了该掺杂结构的电导能力,特别是在低偏压情况下。此外,非线性的电流-电压曲线意味着氮掺杂锯齿型石墨烯纳米带还不能用来作为纳米线的基础材料。在氮掺杂扶手型石墨烯纳米带中,形成的六元吡嗪环提高了费米能级,并在费米能级附近引入了非局域能带,在稳定的非磁性基态情况下得到了高强度的电导。单边缘和双边缘掺杂使本征石墨烯纳米带的阈值电压从0.4 V分别降低到0.2 V和0.0 V,证实了在扶手型边缘的氮掺杂行为在减小能隙上起着非常重要的作用,通过掺杂使结构从本征的半导体特性转化为金属特征。同时,在同一偏压下,掺杂后的电流成倍增加;且随着电压的增加,电流呈现出线性增长的趋势。特别是对于宽度为n=3p+2家族的纳米带结构,通过掺杂行为全部拥有了金属特性,表现出线性的电流-电压关系。这些优异且统一的特性说明了氮掺杂扶手型石墨烯纳米带在分子电子学中可以用作纳米线和电极,拥有远大的应用前景。当氮掺杂发生在石墨烯中央区域时能有效增强石墨烯的化学活性,使Fe原子能稳定地负载在其上形成FeN₄结构。无论是AGNRs还是ZGNRs,FeN₄都可使这两种构型的条带在室温条件下拥有稳定的铁磁性基态。由于AGNRs没有边界态,在FeN₄-AGNR结构中的费米能级附近并没有可观的自旋劈裂现象发生,因此掺杂行为对AGNR的两种自旋情况并没有在费米能级附近造成很大的影响。但ZGNR的电子结构却发生了明显的变化,引发了强烈的电流极化现象（接近100%）和依赖于自旋的负微分效应（NDR）。相关数据表明负微分效应的性能大小很容易通过嵌入更多数目的FeN₄而得到增强。当嵌入4个FeN₄时电流峰谷比（PVCR）迅速上升并达到10⁴。它揭示了Fe原子的局部1)电子和纳米带边缘C原子的电子具有相同的自旋定向,使得该结构的铁磁基态拥有较大的磁矩。FeN₄在费米能级附近诱导形成的导带是负微分效应产生的原因,而自旋向上和自旋向下体系中前线轨道的导电性能差异导致了强烈的电流极化现象。这种内在属性表明基于FeN₄的锯齿形石墨烯纳米带在自旋器件应用上具有很大的潜力。