摩尔定律预言:集成电路上的晶体管数目每隔18-24个月会增加一倍。作为一种观察定律，这种趋势已经持续了半个多世纪，并将持续到2020年。传统硅基半导体随着制作尺寸越来越小，需要提高制作工艺，实验的进展为寻找新功能和新材料的纳米尺寸的电子器件提供了可能性。为突破摩尔定律的限制，量子计算和分子电子学领域已经发展了几十年。量子计算的任务在于利用量子力学的相干原理实现能够计算、编码和传输信息理论的量子计算机。虽然量子计算的理论得到了发展，但其最大的局限在于物理实现上。分子电子学的主要任务在于通过微观尺度的分子实现具有传统功能的电子元器件，主要研究电子如何在分子尺度进行运动。自旋电子学的发展使人们开始关注带自旋的电子如何在分子尺度的运动，这就是分子自旋电子学。自从1997年Reed等人第一次实验上直接测量单分子的I-V曲线，研究人员开始投入寻找新功能材料的研究之中。2004年，Novoselov等人实验上首次制备出单层石墨烯材料，并首创地制备出石墨烯器件研究结果显示石墨烯具有良好的导电性能和奇异的电学特性。其后关于石墨烯和石墨烯器件的实验和理论研究蓬勃发展。2006年，Son等人通过对处于磁性基态的锯齿形纳米带加电场发现了自旋极化现象，即一个自旋方向的导电性能呈金属性，另一个自旋方向的导电性能呈绝缘性。这为利用石墨烯器件实现自旋过滤器实现了可能性。由于石墨烯在实验上非常容易实现剪切、改变构形、化学掺杂和引入空位等操作，所以基于石墨烯实现功能性器件非常容易。通过磁场还可以实现对石墨烯磁性状态的调节，所以理论计算能够弥补实验方面的缺陷，对各种可能性的基于石墨烯的器件进行研究。单层类石墨烯材料也在实验上不断发现和合成。目前g-C3N4作为最稳定的碳氮单层材料开始受到了广泛地关注，但其电输运性质尚未研究。　　本文以锯齿形石墨烯纳米带做电极，g-C3N4作为传输层构建纳米器件。运用密度泛函理论和非平衡格林函数结合的方法对模拟的基于石墨烯的纳米器件进行理论计算研究。由于锯齿形石墨烯纳米带的边缘态效应对器件的导电性能有重要的影响，所以模拟纳米器件时会考虑g-C3N4桥接的位置，也考虑了用g-C3N4纳米带作电极，研究不同散射区的自旋输运行为。本文的研究表明构建的纳米器件能够表现出非常良好的自旋过滤效应，表现出了与自旋相关的负微分电阻效应或者整流效应，表明我们的研究结果在分子自旋电子学具有很重要的应用前景，加深了对纳米尺度的量子输运机理的理解，能够帮助我们有目的地设计纳米器件。