石墨烯的发现引起了凝聚态物理界的极大关注。近年来的研究表明石墨烯有着广泛的应用潜能，急需大批量地制备与生产高质量的石墨烯。化学气相沉积法由于能够廉价制备出大尺寸高质量石墨烯而备受关注，理解石墨烯与金属表面的相互作用是优化和控制化学气相沉积法生长石墨烯的基础。　　由于石墨烯与镍的晶格常数相差只有1％，石墨烯在Ni(111)可以形成简单的(1(x)1)吸附相，因此石墨烯/Ni(111)表面也作为晶格匹配的典型代表而被广泛研究。然而，关于石墨烯与Ni(111)面构成的稳定结构一直存在争论。早期实验观测到表面形成top_fcc结构，近来的实验研究却发现bridge_top等结构也能与top_fcc共存。另一边，常用的LDA和GGA不能合理考虑范德瓦尔斯相互作用，导致计算结果跟实验不符，如GGA的结果表明石墨烯在镍表面根本就不能稳定存在。如何有效考虑范德瓦尔斯相互作用对理解石墨烯/Ni(111)体系至关重要。　　本文通过optB88-vdW方法考虑范德瓦尔斯相互作用，系统研究了石墨烯/Ni(111)体系，并与PBE结果进行对比。精确的势能面表明，石墨烯能稳定存在于Ni(111)表面，top_fcc，bridge_top和top_hcp结构具有十分相近的吸附能，证实了三相能够共存，极好地与实验相符。同时，上述石墨烯/Ni(111)体系稳定结构都存在物理和化学吸附相，由于Ni-3d和C-2p电子的杂化，化学吸附相中石墨烯特有的狄拉克点被破坏。进一步分析表明，杂化和基底引起的C原子对称性的改变导致了K点附近的能隙的出现。文中还通过差分电荷图和模拟STM图进一步表征了石墨烯/镍体系稳定构型成键机理。　　由于石墨烯和基底的相互作用，镍表面生长的石墨烯失去其原有的特殊电子结构。大量研究证实，插层能够有效解除基底对石墨烯的影响，然而目前大量的插层研究都集中于金属元素。本文以一种非金属元素—氧为例对石墨烯/Ni(111)表面进行了插层研究，并详细讨论了不同插层覆盖率下体系的稳定结构、电子结构、差分电荷和STM图。研究表明，插层适量的氧元素也能够有效地增加石墨烯与镍之间的距离，从而解除镍对石墨烯的影响，使石墨烯回复原有的电子结构，同时氧与镍基底形成较强的化学键，表现出跟金属插层不同的插层机理。