近年来,微电子加工技术迅速发展起来,电子器件的尺寸也随之缩小至纳米尺度,这就迫使研究者们抛开传统的经典理论,转而运用量子层次上的理论去寻找具有各种不同功能的纳米量级的分子器件。作为电路系统中最重要的基本单元之一,分子二极管或者说是分子整流器一直备受理论和实验工作者的关注。一般来说,分子结的整流性质可以归结于分子本身的非对称性或者分子电极接触的非对称性。最近,一系列苯乙炔分子在实验上合成并被研究。实验中发现苯乙炔分子具有优良的导电性能,进一步的研究表明苯乙炔分子的导电性能会随着其分子长度以及分子共轭类型的改变而改变,另外实验者们也发现基于自组装单分子膜技术合成的此类分子表现出较明显的整流现象。截止目前,实验与理论工作者对此类分子已经进行了一系列研究,但是也存在一些尚待解决的问题,比如在理论上如何讨论其整流机制,如何调控此类分子的整流性能等等。本文利用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法,研究了键桥共轭类型对于苯乙炔分子整流性质的影响,讨论了引入非对称的侧基以及末端基团这两种方式对苯乙炔分子整流的调控,并且在理论上对整流机制进行了分析以及解释。具体研究内容和结果如下:1.D-bridge-A分子键桥共轭性质对非对称侧基取代的苯乙炔分子整流性质的影响在第一性原理的基础上,研究了非对称侧基取代后的三种苯乙炔分子,即线性共轭的蒽分子(sAC)、交叉共轭的9,10-蒽醌分子(s AQ)、共轭被破坏的二氢化蒽分子(sAH),具体研究了分子键桥的共轭性质对三种分子整流性质的影响,并且从理论上进行了进一步分析和解释。理论研究结果表明,苯乙炔分子的整流性质与中间键桥的共轭性质呈负相关关系,相比于sAC以及sAQ分子,共轭被破坏的sAH分子具有更显著的整流性质。进一步分析透射谱、MPSH以及前线分子轨道分布表明,sAH分子整流性质的提升是由共轭破坏引起的前线分子轨道的局域化以及分子轨道在正负偏压下的演化的非对称性所导致的。2.D-bridge-A分子键桥共轭性质对非对称末端基团的苯乙炔分子整流性质的影响利用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法,研究了硫基-氰基作为末端基团的三种苯乙炔分子AC、AQ、AH分子,具体研究了分子键桥共轭性质对三种分子整流性质的影响以及非对称的硫基-氰基末端基团对苯乙炔分子整流性质的调控。研究结果表明,当把交叉共轭的AQ分子改为线性共轭的AC分子时,分子的整流性能得到提高,并且其整流方向发生反转。而对于共轭被破坏的AH分子来说,其整流性能得到进一步提高。通过分析分子能级以及透射谱得到,整流方向的反转主要是由正负偏压下前线分子轨道的非对称移动导致的。AH出现显著整流是由共轭破坏所导致的局域前线分子轨道在正负偏压下的非对称演化所导致的。论文主要分为五章,第一章为前言部分,主要介绍了分子二极管的整流类型以及最近关于整流的实验以及理论研究进展,最后介绍了一下苯乙炔分子器件最新进展。第二章为理论部分,首先给出了绝热近似以及哈特里-福克方法(Hartree-Fock),随后主要介绍了密度泛函理论(DFT)以及非平衡格林函数(NEGF)方法,并给出了结合两个方法得到的电子自洽求解过程。第三章研究了分子键桥共轭类型对侧基取代的苯乙炔分子整流性质的影响。基于第三章的研究结果,第四章研究了分子键桥共轭类型对引入非对称末端基团的苯乙炔分子整流性质的影响。第五章是对前面工作的总结和展望。