随着科学理论的发展和生产工艺的进步,目前微型电子产品的尺寸已经达到经典电磁学的极限。当进一步微缩的电子元件不再符合传统电磁学理论时,分子器件的概念应运而生。自从1974年分子器件被Aviram和Ratner提出以来,已经得到了科学家们长足的发展。在目前大多数有关功能分子器件的研究中,分子器件都是由“电极—分子—电极”模型构成的,它们的电学特性与电极和分子末端的接触方式有非常大的关系。接触方式主要包括两方面:电极界面结构和分子末端基团。　　首先,目前在实验上研究分子器件的主要方法中,无论是扫描隧道显微镜法(STM),还是力学可控劈裂法(MCBJ),存在的问题在于探针表面或拉断的金属线表面的原子界面结构无法精确确定。而理论工作显示,在不同电极界面结构下组装形成的分子器件的电学性质有很大差异。因此,深入了解和精确控制电极界面结构对分子器件各项物理性质的影响,对于分子电子学的进一步发展有非常重要的意义。其次,分子末端基团是分子与电极成键的关键部位,目前研究者们研究了很多种末端基团,但是对于羧基的研究很少。羧基作为常见的,具有较强极化性的有机物官能团,我们预测它将能够与电极形成稳定的分子键。而且,目前有关电极界面结构影响分子器件性质的理论工作中,烃类饱和有机分子的研究居多,芳香类共轭分子的研究较少。　　因此,基于已有的研究和现存的问题,本文展开的工作是利用密度泛函理论方法,结合弹性散射格林函数方法,研究了两种电极界面结构下,一系列有机共轭分子器件的力学稳定特性和电输运特性。具体工作如下:　　一、根据实际情况和理论可行性,设计了两种界面构型的金电极结构,分别是金原子平面上带一个顶端金原子结构和金字塔形的四面体结构;选取了4-硫甲基苯甲酸(M1),1,4-对硫甲基苯以(M2)及4-硫甲基苯钾酸酯(M3)三种具有特定末端基团的共轭分子,与不同结构的电极分别构建分子器件;研究了电极界面结构对分子器件结构稳定性的影响。研究结果表明:计算得到的 M1和 M2的拉断力与实验工作报道的数值吻合的很好; M1分子结在拉伸过程中在硫甲基与金原子成键处(即SMe-Au键,其中SMe表示硫甲基SCH3)发生断裂而不是羧基与金原子成键处(即COO--Au键,其中COO-表示去掉一个H原子的羧基),因此M1分子结的拉断力比M2的大;COO--Au键的拉断力约为2.5nN,是一种很稳定的化学键;M3分子中COO?末端链接的CH3破坏了COO--Au键的稳定性,因此M3分子结的空间结构稳定性最差。　　二、在已设计好的分子器件模型的基础上,进一步研究了不同界面结构下,共轭分子器件电输运性质。计算数据显示:M2分子结的电导比M1分子结大了一个数量级,且在综合考虑了两种电极界面结构的情况下,计算得到的三种分子电导分布与已有实验工作吻合。进一步分析结果表明:0.45V的偏压下,M1分子在某一电极间距时分子轨道微弱地扩展,而 M2和 M3分子轨道定域化明显,因此在此偏压下发生非共振输运,分子结导电特性主要受分子与电极间的耦合作用影响;1.0eV的偏压下,M2分子的相应轨道扩展性很好,因此电导增加明显,而M1和M3分子轨道仍呈现明显的定域化分布,因此电导没有显著提高,我们推测这与COO--Au键中O原子的强负电性有关。　　本文内容主要分为五章。第一章为前言,对有机分子器件做了简要介绍,对分子器件的电极界面结构相关研究进展做了着重介绍。第二章为理论部分,依次介绍了用于电子结构计算的密度泛函理论方法和用于电输运性质计算的弹性散射格林函数方法。第三、四章为本人在硕士研究生期间完成的主要工作,其中第三章研究了有机共轭分子在不同电极界面结构下的空间结构稳定性,第四章研究了有机共轭分子在不同电极界面结构下的电输运特性。第五章则对本论文做了简要的总结与展望。