1、本文首先扼要而系統(tǒng)地闡述了基于非平衡態(tài)格林函數(shù)方法與密度泛函理論的第一性原理計算方法和分子器件的研究進展，以此為基礎，對三并苯環(huán)分子、碳鏈和硅烷鏈體系的電子輸運性質進行了計算機模擬與理論分析。著重研究了分子與電極之間的耦合、有機分子表面的吸附、側基團效應、原子的取代以及分子間的相互作用對體系電子輸運性質的影響，提出了一些構建功能分子整流器件的設想。
　　 首次構建了三并苯環(huán)分子連接在兩電極之間構成的原型分子器件模型，金屬電極分別

2、選用金（鋁，鋰）材料，分子末端通過硫原子吸附到兩電極表面，研究了不同電極材料對三并苯環(huán)分子輸運性質的影響。結果表明:金電極體系具有較明顯的整流效應，鋁電極體系的整流效應次之，而鋰電極體系的整流效應可以忽略。用三個硒原子取代體系中的三個硫原子后，體系的電流-電壓特性比較接近，仍然存在比較明顯的整流效應。用氫原子取代一個硫（硒）原子以后，發(fā)現(xiàn)整流效應比取代前明顯減弱，但硒端基的整流效應更弱;如果在三并苯環(huán)分子表面分別吸附不同的小分子(H2、

3、H2O、NH3、CH4)后，吸附H2后體系的整流效應減弱，而吸附其它三種小分子后體系整流效應卻可以忽略。在三并苯環(huán)側端吸附不同的基團時，基團的種類和吸附的位置對分子器件的電子輸運產生了明顯影響。-NH2基團表現(xiàn)出明顯的失電子性能，但-NO2基團的得電子性能很弱。對其它的并苯分子非對稱體系的模擬研究結果表明，其電子輸運特性不僅與苯環(huán)的個數(shù)、苯環(huán)的相對位置有關，而且與連接分子與電極的末端原子有關。六并苯環(huán)比四（五）并苯表現(xiàn)出更明顯的整流行為

4、。
　　 研究了由六個碳原子組成的碳鏈連接在兩個半無限長金電極之間組成的原型分子器件的電子輸運性質。當碳鏈連接在兩個對稱的電極（與碳鏈連接的電極表面為平面）時，分子的導電性好，電流在整個偏壓范圍內具有較好的對稱性;把左電極表面改成金字塔型時，負偏壓下出現(xiàn)了負微分電阻效應，整個偏壓范圍內出現(xiàn)了整流效應。另外，如果進一步在碳鏈上接入側基團，發(fā)現(xiàn)負微分電阻現(xiàn)象又消失了，體系中的負微分電阻現(xiàn)象歸因于某些偏壓下主要透射通道（最高占據(jù)分子軌

5、道）被抑制而引起。
　　 由偶數(shù)個碳原子組成的不同長度的碳鏈，左右兩端分別接吸附硝基團的吡啶和吸附氨基團的苯環(huán)，夾在兩金電極之間組成分子器件，計算發(fā)現(xiàn)碳鏈的長度對分子器件的輸運性質的影響較大。如果把吡啶用硝基團取代，體系的輸運特性比改變前有了非常明顯的變化:不同長度的體系在整個偏壓范圍內表現(xiàn)出較為相似的電流-電壓特征，比較兩種體系的輸運性質，認為后者更合適作為穩(wěn)定的整流分子線。
　　 本文還研究了夾在兩金電極之間的摻雜磷