富勒烯和石墨烯优异的物理、化学特性吸引着众多学者的目光，人们希望凭借着富勒烯和石墨烯所特有的结构和性质给能源、复合材料、晶体管及微纳电子器件带来突破性进展，有关富勒烯和石墨烯的研究和开发是目前国际上的一个热点领域。随着信息化程度的不断提高，人们对电子器件的尺度、处理信息的效率及功耗等要求越来越高，而传统的硅器件在这些方面基本上已经达到了极限，所以对基于富勒烯和石墨烯的微纳电子器件的研究是相当有必要的。当电子器件的尺度越来越小时，原有的电子学理论已不在适用，从而出现了新的理论和研究方法。本文就是基于密度泛函理论、电子弹道输运理论和非平衡格林函数方法研究了C₇₄分子的结构和光谱特性、C₇₄分子桥的电子结构和输运特性及石墨烯分子桥的电子传导特性，并进行了比较，结果显示C₇₄分子桥的电子传输性能要优于石墨烯分子桥的电子传输性能。论文的具体内容如下：第一章，主要介绍了富勒烯、石墨烯的发现、结构、基本的物理性质、常用的制作方法、应用领域及潜在的应用价值。第二章，具体介绍密度泛函理论、非平衡格林函数方法、电子输运理论及使用的软件。第三章，研究了C₇₄分子的结构、能级、电子轨道密度、光谱特性及其态密度，结果显示C₇₄分子的能隙不足0.6eV，在最高已占领分子轨道（HOMO）和最低未被占领分子轨道（LUMO）状态下的电子只分布在C₇₄分子的半球表面侧，电子在成键过程中都表现出了较好的离域特性，对比C₇₄分子的红外光谱和拉曼光谱可知，碳碳键的振动在有些频率处只有红外活性，有些频率处只有拉曼活性，还有一些频率处既有红外又有拉曼活性。另外，考虑电子自旋时，C₇₄分子态密度的极大值数量有所增加，而且简并的能级发生了分裂。第四章，利用密度泛函理论和非平衡Green函数，对富勒稀C₇₄分子连接电极所构成分子器件的分子轨道、电子传导特性及电导进行了理论计算。得出了C₇₄分子器件的轨道能级、传输谱、态密度、I-V曲线及电导特性，分析了分子器件电子传导特性，结果显示C₇₄分子具有良好的电子传导特性。第五章，研究了C₇₄分子面接触电极、线接触电极的电子输运特性、电子隧道效应，发现在量子尺度上，电子能够越过比它本身动能高的多的势垒，当势垒超过一定值时，隧道效应不在出现。随后，研究了石墨烯分子桥的电子输运特性，结果显示石墨烯的电子输运具有明显的开关特性，且能隙很小，电子的隧道效应在-0.9eV～-0.6eV、1.5eV～2.0eV这两个能量区域内比较容易发生。最后对比了C₇₄和石墨烯分子桥的能谱图及电子传导特性。第六章，总结本文所研究的内容，并对后期工作提出了展望。