近年来,自旋电子学已成为纳米电子学的一个重要分支。随着半导体组件缩小到纳米尺寸之后,人们开始观测和注意到电子自旋的影响。通过对电子自旋相关方向的研究和应用,自旋电子学对科研和生活产生了巨大的影响,促进了科技的发展,如:巨磁阻效应被广泛应用于数据存储等领域,大大提高了计算机的性能。石墨烯同样被寄予厚望,被视为下一代纳电子器件中硅材料的有力竞争者。因而,有必要深入研究石墨烯及其各类衍生结构中的电子自旋输运特性,为未来电子器件的构建奠定基础。基于此,本文运用第一性原理的计算方法,研究了几类石墨烯衍生结构的自旋输运特性,发现并诠释了其中的现象和机理。本文研究内容如下:首先,受Janus边缘碳纳米管制备实验的启发,针对扶手椅石墨烯纳米带缺乏自发磁矩的特点,构建了具有Janus边缘的石墨烯纳米带。通过第一性原理计算,发现了自旋塞贝克效应。进一步分析表明,这是由温度差引起的两个电极之间的费米分布差异和特殊的透射谱形貌所造成的。透射谱的特点在于费米面的两侧分别存在两个自旋相反的透射峰。而两个透射峰分别由子边诱导的自旋方向相反能带所贡献。该发现有利于发展基于石墨烯的自旋热电子学器件。其次,鉴于实验上制备出带有极性的旋转分子基团,可实现可控机械旋转,本文构建了含有侧边耦合极性旋转基团的锯齿形石墨烯纳米带结构,基于第一性原理计算,实现一组通过旋转达到可控自旋过滤的结构体系。通过进一步研究发现,这种可控自旋过滤与费米面附近的两个自旋方向不同的透射峰密切相关。通过控制子边缘的旋转速度,还可达到对自旋过滤的时分控制。相信在自旋电子学领域具有广泛前景。另外,基于实验制备的实际情况,关于无定形构型对石墨烯结构电子输运影响的研究具有重要意义。我们将锯齿形石墨烯纳米带的边缘与扶手椅形纳米带进行耦合,形成无定形晶界,同时根据宽度的变化和边缘的对称性设计了八种体系,研究了其中的自旋输运特性。发现当锯齿形石墨烯纳米带进行单边耦合时,无论石墨烯纳米带的宽度如何变化,费米面处均可实现-100%完全极化。当锯齿形石墨烯纳米带进行双边耦合,形成两侧晶界时,在一定宽度情况下,费米面处实现100%完全极化,为相关器件的构建提供了理论基础。