分子电子学和自旋电子学是当前的热点研究领域,其中一个重要研究课题是寻找合适候选材料。本文采用电子密度泛函理论与非平衡格林函数方法相结合的理论研究方法,侧重研究了含氮缺陷型石墨烯纳米条带的电子结构和输运特性。本学位论文包括如下四章。第一章主要介绍密度泛函理论。从量子力学的发展历程出发,依次介绍第一性原理方法,从头算法,着重介绍密度泛函理论。介绍密度泛函理论所依据的假设以及定理等,然后详细介绍几种能量交换相关泛函,最后再简介依据密度泛函理论的计算软件。第二章主要介绍分子电子学研究概况及输运理论。前半部分主要简要介绍了分子电子学概况,包括各种制备和测量分子器件的实验手段,及各种功能型分子器件。本章后半部分侧重介绍密度泛函理论结合非平衡格林函数方法,列举了理论计算框架和详细公式。最后简单介绍了几个常用用于研究分子电子学输运特性的计算软件。第三章主要研究边界不对称含NV缺陷石墨烯纳米条带(H-NGNR-H2)的电子结构和自旋极化输运特性。研究表明这种分子结器件表现出具有很好的的负微分(NDR)效应,其对纳米条带宽度和NV掺杂位置等因素不敏感,但对其峰谷位置、峰谷比、及电流大小值有调制作用。NDR产生机理源自于偏压影响分子结散射区能级与两侧电极能带的匹配情况,从而调制体系的输运曲线。此外,这类条带也表现出显著的自旋过滤效应,在特定的偏压区间内,其自旋过滤效率接近100%,但这一效应显著依赖于NV缺陷与边界之间的相对位置。第四章,我们考察边界对称的含NV缺陷的石墨烯纳米条带的电子结构和输运性质。研究表明基于此体系的分子结也具有明显的NDR效应,但自旋过滤效应没有非对称含NV缺陷石墨烯纳米条带那么明显。