随着微电子学的不断发展,利用分子材料构建具有逻辑功能和计算功能的电子器件有望突破传统硅器件的局限,成为微电子最可能的发展趋势。近年来,广大学者利用有机分子束外延生长(OMBE)等实验技术,对分子电子学展开广泛的研究,从中发现了分子具有整流效应、开关效应、负微分电阻效应等重要的电学特性,这一结论为分子器件功能化的实现提供了可靠的理论基础。石墨烯自发现以来,作为出色的分子器件电极材料,也被学者们进行了一系列设计和测量,从而得出石墨烯的性质可以通过化学改性或引入掺杂和缺陷来调节的结论。本论文研究了宽度为10的锯齿型石墨烯纳米带(十个Z字形碳链),通过使用四原子、六原子边缘菱形和五原子、六原子边缘正方形作为缺陷结构来建立双电极模型。所有带边界碳原子都被氢原子饱和,以确保完美的结构和电子稳定性。采用密度泛函和非平衡格林函数所组合的第一性原理计算理论展开研究,系统地分析了不同形状(菱形和正方形)以及不同边长的缺陷对石墨烯纳米带电输运性质的影响以及主要影响因素。在得出的结论基础上,进一步研究了缺陷结构边缘原子数目的改变对石墨烯纳米带电输运性质的影响。从结果中发现,这些缺陷均可在不同程度上显著改变石墨烯纳米带电输运性质。本论文主要涵盖以下五个部分的内容:第一章为绪论部分,主要介绍了石墨烯及其纳米带的结构特征与物理化学性质、缺陷结构的产生和分类、分子电子学和分子器件的研究进展以及在本研究方向上开展此项研究的目的、意义和创新性。第二章为相关计算理论和研究所需的软件说明部分,详细解释了用于电子结构计算的密度泛函、用于分子器件输运特性计算的的非平衡格林函数,以及两者组合后的第一性原理计算理论,同时给出了整个研究所需设计的几款核心软件。第三章以宽度为10的zGNRs作为分子器件的电极,通过在其中心区域裁剪出四原子边缘菱形和五原子边缘正方形来构建两个双电极模型,系统地研究了具有不同形状缺陷结构的锯齿型石墨烯纳米带的电输运性质影响。研究结果表明缺陷结构的存在对锯齿型石墨烯纳米带的电输运特性有着显著的影响:在低偏压下完美的石墨烯纳米带的电流高于具有缺陷结构的石墨烯纳米带,而在高偏压下具有缺陷结构的石墨烯纳米带的电流高于完美的石墨烯纳米带。同时四原子边缘菱形缺陷的石墨烯纳米带在偏压1.0V到1.5V区间内可以看到负微分电阻效应。第四章同样以宽度为10的zGNRs作为分子器件的电极,通过在其中心区域进一步裁剪出五原子边缘菱形和六原子边缘正方形来构建两个双电极模型,分别深入研究菱形缺陷和正方形缺陷的边缘原子数目对于石墨烯纳米带电输运性质的影响。研究结果表明当缺陷形状为菱形时,边缘原子数目越多,则通过体系的电流越大,而当缺陷形状为正方形时,边缘原子数目越多,则通过体系的电流越小。第五章给出了全文研究工作的结论,同时提出了对未知领域的探索展望。图20幅,参考文献88篇。