纳米尺度下存在丰富多样的不同于宏观体系的电荷输运现象,研究这些微观电荷输运现象及其规律不仅是重要的物理问题,也为探索开发新型的基于分子的微观尺度器件提供了理论基础。将分子置于两电极间构成“电极-分子-电极”分子结是研究微观尺度电荷输运的基本实验平台。作为分子结中电荷输运的两种主要方式,隧穿机理和跳跃机理已经被广泛研究,并具有普适性。然而对两种机理所对应的分子结的电流-电压（I-V）特性的系统性研究很有限,而理论的复杂性难以将其用于指导分子器件的设计。本论文将两种机理简化为基于单个电子态的理论模型,以期沟通理论与实验,探索实际分子结中的电荷输运机理及分子器件性能的起源。本论文主要包括以下两部分:第一部分工作基于单态模型对比研究了分子结中隧穿机理和跳跃机理的特征,并系统讨论了各参数对隧穿机理和跳跃机理下的I-V曲线特征的影响,进而提出了通过I-V曲线的线形直接判断分子结中的隧穿机理和跳跃机理的方法。两种模型很好的复现了实验测得的隧穿和跳跃的I-V特征,验证了我们提出的方法的可行性。另外使用模型对实验上的结果进行拟合,验证了模型的可靠性。不仅如此,我们还使用隧穿-跳跃相混合的模型解释了隧穿与跳跃输运转变点附近的I-V数据,清晰揭示了隧穿-跳跃共存的电荷传输机理。该方法极大地降低了对确认机理的手段的要求,丰富了分子结中电荷输运机理的研究手段。第二部分工作基于单态模型对非对称体系下的隧穿和跳跃电荷输运及其整流特性进行了系统的研究。首先分析了非对称I-V特性,并揭示了两种输运方式下整流性质出现的不同物理根源,发现两种方法的I-V特性有显著差异,且跳跃传输比隧穿传输具有更高的整流比。随后系统地评估了隧穿和跳跃输运条件下的关键物理参数对整流性能的影响,如分压因子、能垒、温度、分子-电极耦合等,为分子整流设计和性能调制提供了简单的指导。另外,使用模型对实验结果给出了合理解释,并通过合理地调整模型参数成功地复现了实验结果,揭示了二茂铁系列分子二极管中隧穿和跳跃这两种输运过程的共存,表明该模型方法可以作为分子整流的机理分析的有力工具。