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分子器件自20世纪70年代被正式提出后，获得了突飞猛进的发展，随着新的实验与技术手段的产生，新的器件的发现和新的理论的提出，分子电子器件由最初的幻想一步步走向现实，利用单分子来构建具有特殊功能的电子器件已经成为当今微电子学领域的前沿研究课题之一。现阶段，分子电子学的常用模型为分子结，其电子输运性质是研究的重点，它与化学中被充分研究的分子内电子传递有密切关系。在简单的情况下，如小电压、界面电阻可以忽略时，分子结的电子输运基本等同于分子内电子传递，其主要机理有超交换、跳跃等。在大部分情况下，分子结输运需要用到介观电子输运的一般理论及某些简化的理论。Simmons模型是一种在化学、物理学中广泛应用的一种比较简化的隧穿理论。介观输运理论的一般遵循Landauer—Büttiker提出的框架，它主要适用于弹性散射的情形。而介观输运最一般的理论是非平衡格林函数(NEGF)理论，原则上从相干、弹性散射到非相干、非弹性散射的情形都可以处理，也可以用于计算Landauer—Büttiker理论中十分重要的透射函数。
目前，分子电子学领域研究较多的是以苯环为基本结构单元的芳香族有机化合物，因为芳香族化合物含有能够在分子中自由移动的π电子，可以通过离域的大π键导电，是构成分子电子器件的好的材料。本文针对聚苯分子系统中的电子输运特征做了较为系统的理论研究。利用ab initio(从头算)方法，结合NEGF理论对系统几何构型、SCF能量、分子轨道空间分布和分子轨道能级等的变化规律进行了探讨，得到了一些有意义的结论。其主要目的在于揭示分子电子材料的构象变化和电子结构特征与其电学特性之间的关系，准确把握分子电子材料在器件工作中的行为。为设计和实现具有应用价值的分子电子器件提供物理模型和理论依据。全文主要包括四章的内容：
第一章是绪论部分，介绍了分子电子学发展的概况和本文工作涉及的相关概念与理论背景。
第二章中对聚苯分子分别进行静态和动态的理论研究，在静态研究中考察了外加电场对分子的几何结构和电子结构的影响，并与之前的工作结果进行了比较，解释和预测分子的结构变化原因及其与分子导电性质的关系。主要采用Hartree-Fock(HF)方法和Density function theory(DFT)方法，使用Gsussian程序包进行计算；接着对聚苯分子进行了动态理论研究，对分子器件的Ⅰ-Ⅴ特性进行模拟计算，研究了分子微分电导的变化。并结合分子轨道能级和分子轨道空间分布来理解和分析。这部分工作由利用NEGF方法，在基于DFT理论的SIESTA程序展起来的计算分子器件电子输运性质的TranSIESTA-C程序包完成。
第三章对B3LYP/6-31G*和B3LYP/STO-3G水平上对一系列有限长锯齿型的碳纳米管(n，0)的构型、分子相对稳定性、电子结构和前线分子轨道进行了初步的研究，并与并苯体系和无限长锯齿型碳纳米管的特征做了比较。
第四章是全文的结论和对存在问题的回顾，并对进一步的工作进行了展望。