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氮化镓纳米材料是理想的制造蓝紫发光二极管和高温功能电子器件的材料,低维氮化镓纳米结构优异的物理特性以及在纳米电子器件方面的潜在应用引起了人们的广泛关注。随着量子力学理论和计算机性能的飞速发展,运用计算机模拟低维纳米材料的性能在纳米技术应用发展中扮演着重要的角色。本论文对氮化镓纳米带的悬挂键、单空位缺陷和碳链掺杂影响进行了磁性和非磁性计算研究。得到结论如下：虽然两边有H原子饱和的氮化镓纳米带(GaNNR)是非磁性半导体,但在费米能级附近出现的附加悬挂键带使裸N、裸Ga和裸N和Ga边的GaNNR从半导体转化为具有金属性的导体,然而由于同一边的裸N原子和裸Ga原子间的强耦合作用使扶手椅型边缘的裸N和Ga边的GaNNR仍然是非磁性半导体。边缘裸N原子的大的差分电荷密度(ρuP-ρdown)和向内部N子格的衰减,以及边缘裸Ga原子的小的差分电荷密度和没有向内部Ga子格的衰减的结果与裸N边的GaNNR的磁矩大于裸Ga边的GaNNR的磁矩的结果一致。裸N(Ga)边的锯齿型边缘的GaNNR (ZGaNNR)的磁矩约为裸N(Ga)边的扶手椅型边缘的GaNNR (AGaNNR)磁矩一半,这种一半关系也存在于它们的能带结构中费米能级附近出现的附加悬挂键态数之中。对ZGaNNRs,裸N和Ga边的磁矩大于裸N或裸Ga边的磁矩但却小于二者之和,表明裸N和Ga边的裸N边悬挂键和裸Ga边悬挂键之间存在相互作用。通过计算形成能知GaNNR单空位缺陷的形成过程是吸热的,并且在相应的几何位置单N空位比单Ga空位更易形成。非边界单Ga空位使GaNNR成为磁性半金属且具有100%的自旋极化率,并且在费米能级附近只传输自旋向下电子。表明可以利用非边界单Ga空位缺陷构建高效率的自旋极化传输装置。非边界单N空位GaNNR成为金属但没有磁性。边界单Ga空位缺陷使GaNNR成为磁性半导体且具有很小的带隙。边界单N空位缺陷GaNNR仍然为非磁性半导体。在带宽为7的完整的锯齿型边缘氮化镓纳米带(7-ZGaNNR)中,LUCB和HOVB在布里渊区边界Z点分别形成电荷积累在边缘Ga原子和边缘N原子的边缘态。单C链掺杂7-ZGaNNR的能隙中增加了两条能带且随掺杂位置改变而改变。单C链掺杂ZGaNNR与完整ZGaNNR的LUCB和HOVB在布里渊区边界Z点的平带类似,存在电荷分别局域在边缘Ga原子和边缘N原子的平散射的边界态,但LUCB和HOVB这两条能带上的电荷分别局域在边界C-N和C-Ga上。单C链掺杂7-ZGaNNR不依赖C链在纳米带中位置变化而改变其半导体性质。在7-ZGaNNR-C(n)中除n=1,带隙随C链位置从N边到Ga边而单调减小；Nz-ZGaNNR-C(n)中带宽Nz为3-,4-,5-,6-,7-和10-时,它们的带隙也随C链位置从N边到Ga边而单调减小。Nz-ZGaNNR-C(1)和Nz-ZGaNNR-C(2)具有几乎接近的最小带隙0.117eV和最大带隙1.01eV且仅Nz-ZGaNNR-C(1)为直接带隙,其余为间接带隙。