随着科学技术的进步,人们对于工具的使用要求越来越高,也越来越精细。特别是对于计算机的要求,经历了几代的变革更新。但是,对于传统的硅基半导体材料已经不能满足人们对于器件更精细,集成度更高,更节能方面的要求。因此,基于纳米尺度的分子器件应运而生。本文采用非平衡格林函数结合密度泛函理论的第一性原理方法系统的研究了基于新型zinc methyl phenalenyl (ZMP)分子器件的电子输运性质。我们重点研究了基于ZMP分子在磁性体系与非磁性体系的自旋过滤和整流效应,并通过外磁场调控,边界修饰等方式调控整流方向和大小。主要内容如下：研究了ZMP分子接在四个宽度的磁性锯齿形石墨烯纳米带电极上组成三明治结构的电子输运性质。由于锯齿形石墨烯纳米带具有铁磁态和反铁磁态以及非磁性三种磁性特点,同时,锯齿形石墨烯纳米带的自旋方向可以通过外磁场来调控。我们在这些磁性体系中观察到了明显的自旋过滤和整流效应,而且自旋过滤方向及大小可以通过外磁场来调控。而产生这种完美自旋过滤效应的主要原因是与锯齿形石墨烯纳米带中的π和π*子带所固有的输运选择有关。研究了ZMP分子置于非磁性体系中的输运特性。鉴于扶手椅型石墨烯纳米的特性与优点,我们将扶手椅型石墨烯纳米带作为电极组成非磁性体系。通过对ZMP分子边界碳原子的不同修饰,出现了明显的整流效应,并且整流方向可调控。进一步分析发现,出现这种现象的原因是由于用不同原子取代后,改变了原有体系电子密度的分布,造成了在正负偏压下不同模块对电子输运的贡献有差异。鉴于上面对于ZMP分子边界修饰的所产生的整流效应并不是很大,我们研究了对非磁性锯齿形石墨烯纳米带边界碳原子的不同氢化方式的输运特性,我们发现了更大的整流效应,同时左电极的不同氢化方式也会导致不同方向的整流效应。这对于如何提高器件的整流效应具有重要的指导意义。