电子不仅包含电荷，而且还包括自旋这个属性，自旋场效应晶体管就是要考虑并运用电子自旋这个长期被忽略的属性。本文给出了量子输运中的相干输运和散射输运的基本推导。非平衡格林函数通常被应用在量子输运里面，特别是体系中如有偏压和相互作用的情况下用非平衡格林函数方法比较适合。因此本文重点介绍非平衡格林函数在两电极结构器件里的运用，最后推导出由透射系数组成的电流、电导公式。通过计算自旋场效应晶体管的输运特性和电学特性，将为自旋场效应晶体管器件的设计和优化提供了理论的指导作用。本文的主要工作如下：首先，本文先从晶体硅着手研究，研究晶体硅的自旋输运特性。然后研究硅基自旋场效应晶体管的相干输运，研究其在不同条件下的输运特性和电学特性，从计算结果可以看出在相干输运时此器件在源漏电压较低时有较大的磁阻比率。其次，在前面硅基场效应晶体管的相干输运的研究基础上，研究其散射输运下的电学特性，并和相干输运进行对比。通过对比发现，该器件在铁磁平行排列的情况下，考虑自旋散射时的输出电流要比不考虑自旋散射时的输出电流小，而在铁磁反平行时则出现相反的结果，出现这些结果和在考虑散射时一部分自旋电子发生了翻转有关。再次，在前面的研究基础上，对锯齿型石墨烯纳米带和扶手型石墨烯纳米带的自旋输运特性进行研究，并分别研究其在B掺杂、P掺杂和边缘缺陷下的自旋输运特性。研究发现当体系为反平行组态时能隙都会增大，特别是锯齿型石墨烯纳米带会出现半导体特性；而B掺杂、P掺杂、边缘缺陷等也会导致其出现新的带隙。最后，研究锯齿型石墨烯纳米带作为场效应晶体管的沟道材料，研究其在自旋为反平行组态时的电学特性。研究发现，它和沟道为半导体的场效应晶体管的性质类似，当偏压较小时，输出电流很小，而且其有较大的开关比。由于金属性的锯齿型石墨烯纳米带在体系为自旋反平行时呈现出了半导体性。