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石墨烯纳米带因其优越的电学性质，在分子电子领域具有很好的潜在应用，越来越受到广泛的关注。本论文采用密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的第一性原理方法研究了掺杂的石墨烯纳米带以及杂化的硼氮/石墨烯纳米带分子器件，通过分析其电子结构和输运性质，讨论了杂质原子以及石墨烯纳米带杂化对上述体系电学性质的影响。主要内容研究如下： 以扶手椅形石墨烯纳米带(AGNR)器件作为研究对象，分子器件的一个电极未掺入任何杂质，但是另一个电极中的某一碳(C)原子被磷(P)原子取代。计算结果表明：在AGNR体系中出现了较大整流率的整流行为；而且，如果调节石墨烯纳米带的宽度，其整流效应也会随着纳米带宽度的变化而发生变化。如果我们考虑同一宽度的石墨烯纳米带分子器件，改变杂质磷(P)原子在电极中的位置，结果显示磷(P)原子的位置对电流电压曲线影响可以忽略不计。 研究了磷(P)掺杂的扶手椅形石墨烯纳米分子器件的电子输运性质。针对不同宽度的扶手形石墨烯纳米带分子(AGNR)体系，两个磷(P)原子分别取代左右电极的中间碳(C)原子。研究结果表明：掺有磷原子石墨烯纳米带体系在其宽度发生变化的情况下，能够导致不同的电子输运特征。分析其电流电压性质，得到这些分子器件均具有负微分电阻效应，并且把不同宽度的石墨烯纳米带体系的电子输运性质分为三类(3n，3n+1和3n+2)。我们使用磷掺杂的石墨烯纳米带分子器件，可以成功实现负微分电阻效应的方法之一。 研究了硼(B)掺杂的扶手椅形石墨烯纳米分子器件的电子输运性质。分别选取了宽度W=5到W=13的扶手椅形石墨烯纳米结，使用硼(B)原子取代电极中的某个碳原子，另外一个电极则未掺入任何杂质。当石墨烯纳米带的宽度为3n+2时，这些体系表现出金属性质；当石墨烯纳米带的宽度为3n和3n+1时，这些体系表现出半导体性质。并且把不同宽度的石墨烯纳米带体系的电子输运性质分为三类(3n，3n+1和3n+2)。并且，宽度W=7的分子器件具有很好的整流效应。 研究了由锯齿形硼氮纳米带(ZBNNR)与锯齿形石墨烯纳米带(ZGNR)组成的杂化体系(Z–BnNmCp，n+m+p=16)的电子结构及其输运性质。结果表明氮硼纳米带或石墨烯纳米带的宽度对杂化的Z–BnNmCp体系的电子输运性质有着十分重要的影响。当n和m的数目不相等时，可以观察了负微分电阻效应，并且其负微分电阻可以通过改变硼氮纳米带的宽度而得到有效调控。当杂化的Z–BnNmCp体系中P为奇数时，其电导会随硼氮纳米带的宽度增加而增加。 随着科技的发展，分子器件的实用将会成为现实。本论文的这些研究结论对将来设计实际功能分子器件提供了有利的理论基础和研究依据。