分子尺度电子学以构建分子尺度的“电极-分子-电极”分子结器件为基础,研究微观尺度下的电荷输运机理,并为构建新型基于分子的微型器件提供理论和技术基础。氧化还原活性分子因其具有电学活性的功能基团,使其成为探究基础电荷输运,制作功能性分子器件的首选。本文研究了基于二茂铁和蒽醌氧化还原活性分子的单分子层分子结中的电荷输运和分子器件性质。一方面通过制备混合分子层的方法调控了二茂铁分子层内的超分子结构,进而改善了分子整流器件性能;另一方面探究了蒽醌分子结中具有质子耦合电荷转移特性的电荷输运及具有负微分电阻和记忆性能的分子器件。主要研究内容如下:1.分子器件中的电荷输运及器件性能与分子在器件中的排列和超分子组装结构有直接关系。我们通过形成混合分子层的方法,优化了二茂铁分子在分子层中的超分子结构及排列特性。我们使用不同比例的二茂铁十一烷基硫醇（FUT）和十一烷基硫醇(C11)形成混合自组装单分子层,稀释剂C11的加入可以有效提高FUT分子在单层膜中的超分子排列及取向均匀性与规整程度,从而减小了漏电流,改善了器件的整流性。改变C11的比例还可以实现高度可控的整流梯度,为分子二极管器件的调控提供了一种高效简便的方法。2.电活性分子是决定分子器件中的电荷输运及器件性能的关键。我们利用具有质子耦合活性的蒽醌分子构建分子结,通过环境气氛作为质子源,将质子耦合电子转移引入到固态分子结中,得到集负微分电阻和记忆特性于一体的新型分子器件。通过分析质子转移动力学,模拟计算器件电学行为,发现缓慢的质子耦合造成分子结内存在两个电导不同的导电通道。各个导电通道对整体器件电流的贡献随时间不断变化,使器件表现出特殊的电子功能。我们的结果反映了固态分子器件中PCET反应电子和质子运动的动力学多样性,为设计新型电子器件提供了新的思路。