石墨烯基的p-n结显示出迷人的和独特的电子特性,尽管已有的研究是非自旋极化的体系。但已使得石墨烯p-n结逐渐成为未来自旋电子学和自旋光子学器件很有前途的候选电子材料。此特征伴随而来的是如何实现石墨烯的磁化及在此基础上构造石墨烯基的p-n结。对这两个关键点的研究一直受到人们的广泛关注。本论文主要研究衬底效应对石墨烯的磁化和掺杂类型的影响及调控,主要反映在狄拉克点附近电子能带的演化上。在此基础上通过构造石墨烯与衬底的双层异质结实现自旋特性的石墨烯p-n结。主要内容如下:通过第一性原理计算研究表明,当石墨烯与磁性的Janus单层VSeTe材料构造成异质结时（G/Te@VSeTe）,在磁近邻耦合效应影响的情况下,石墨烯很容易发生自旋极化,同时石墨烯的狄拉克点附近的能带特性保持完好无损。更有趣的是,在这个异质结系统中,由于电子的库仑屏蔽效应占据主导地位,自旋向下通道中费米能级附近的能带对外部电场的调控相当敏感。因此,当外部的调控电场方向和Janus VSeTe单层本征偶极矩的方向相反并且大于0.35电子伏特/埃时,此异质结由初始的p型掺杂可以变化到n型掺杂。然而,在自旋向上通道中,靠近费米能级附近的能带却没有什么变化,依然保持最初的p型,表现出抗外电场特征。根据自旋向上通道和自旋向下通道中费米能级附近狄拉克能带的演化特性具有极其不同的特征,通过磁性的Janus VSeTe本征偶极矩的调控作用,应用合适的外部电场,可以实现自旋可分辨的石墨烯p-n结。当石墨烯与VSeTe的Se端结合时（G/Se@VSeTe）,由于二者电负性差别较大,导致较强的层间结合,使得更多的电子从石墨烯转移到VSeTe单层,因此表现出重p型掺杂。其次不论自旋向上还是自旋向下通道中费米能级附近的电子态都很多,由于电子的库伦屏蔽效应在两个自旋通道都很强,这种电子态的分布极其不利于电场调控其掺杂类型,因此不太可能实现掺杂类型的转变。为了验证我们的发现是否具有一般性,我们又计算了另外两种磁性材料,一种是Cr Br S,此材料具有磁性但没有本征偶极矩。当石墨烯与Cr Br S构成异质结时G/Cr Br S,尽管自旋向上通道中费米能级附近的电子态同样具有很强的库伦屏蔽特征,但由于电负性差别较大导致石墨烯初始变为重p型掺杂,导致很难用电场调制到n型掺杂。然而当石墨烯与同时具有磁性和本征偶极矩的Fe ICl构成异质结时G/I@Fe ICl,由于二者之间的电负性差别较小,导致彼此间的电荷转移较小。因此石墨烯初始变为轻p型掺杂,因此该系统较容易在电场调控下实现p型掺杂到n型掺杂的相变。同样可以构造出类似G/Te@VSeTe自旋可分辨的石墨烯p-n结。因此我们的研究发现具有广泛性和一般性,并且为实现稳定的自旋可分辨的石墨烯p-n结提供了可行的理论依据和实施方案。