随着相关理论和数值算法的飞速发展,基于密度泛函理论的第一性原理方法已广泛应用于凝聚态物理、量子化学、表面科学、分子电子学和计算材料科学等。它不仅用来解释相关实验结果,给出微观物理图像,还可以进行理论预测。本硕士论文由如下三章组成。第一章简要介绍了单分子表面吸附的概况、MPc分子的研究现状与进展、以及本文所采用理论与计算软件。在具体计算过程中,我们采用第一性原理方法优化构型,研究体系的的电电子结构构和和磁性。而输运性质的计算我们采用的是非平衡格林函数方方法法与第一性原理计算。第二章我们用非平衡格林函数与密度泛函理论相结合的方法研究了MPc(M=Mn,Ni,Fe)的输运特性。首先构建并优化了分子结-MPc分子位于半无限的石墨烯纳米条带之间,然后计算和分析了体系的输运函数。计算结果显示通过改变分子中心的金属原子来有效调制MPc分子的输运性质,且FePc和MnPc分子可以用来构建性能优异的自旋过滤器件。第三章我们采用第一性原理计算研究了锡酞菁SnPc分子在Ag(111)表面的吸附特性。SnPc分子在Ag(111)表面有Sn-up和Sn-down两个稳定吸附构型。两种优化的吸附构型与实验测定构型非常吻合,且SnPc分子能量上更偏向以Sn-down形式吸附在Ag(111)表面。理论模拟的扫描隧道显微镜(STM)图像给出了实验观测结果的主要特征:SnPc均为四叶状,而分子中心Sn原子在Sn-up分子中为亮斑,在Sn-down分子为一个空洞。随后我们计算了Sn原子由Sn-up转化到Sn-down构象时所需克服的能垒曲线,计算结果显示Sn-up向Sn-down转换是一个不可逆的过程,定性上与实验一致。另外,我们的电子结果计算支持实验上提出的hole-attchment机理。