近年来,分子电子器件的研究在各方面都取得了显著的进展。同传统的无机材料相比,有机分子材料具有来源广、种类多、成本低、结构丰富、可用溶液法大面积制作等优势。分子开关、分子整流器、晶体管、发光二极管、光响应器件等多种分子器件已经开发出来,性能也在不断提升。这其中,由电极-分子-电极构成的分子结作为最基本的分子器件被广泛应用于分子内电荷传输机理的研究。电极-分子界面是在分子器件中的关键结构。而金属-有机分子界面由于金属与分子性质的不匹配,一直是分子器件的重要限制因素。本论文专注于利用纯碳电极代替金属电极构筑新型的全碳分子器件。我们主要进行了以下研究:一是制备了一种基于碳电极的分子结器件。我们采用了碳电极代替了传统的金属电极,得到了十分稳定的分子结器件。底电极是通过高温热解光刻胶（pyrolyzed photoresist film,PPF）得到的一种碳膜,表面十分光滑且可以利用电化学的方法修饰有机分子。利用重氮还原的方法,可以将不同的有机分子共价修饰到底碳电极上,形成稳定致密的分子层。最后在分子层上面热蒸发制备顶碳电极,构成碳电极-有机分子层-碳电极的夹层结构。通过分析碳分子结的IV曲线可知,分子结中的电流是通过隧穿的方式进行传输的。二是研究了电场对PPF电极费米能级的影响。在碳分子结中,通过分子结的电流为隧穿电流,影响隧穿电流大小的决定性因素为电极与分子界面处隧穿势垒（电极费米能级与分子能级的差）的大小。如果电极的费米能级可以被调控,那么就会改变隧穿势垒的大小,进而改变分子结中的电流,实现分子结的主动控制。据文献报道,PPF电极的电子态密度较金属相比非常小,在施加电场时,感应电荷极有可能改变PPF的费米能级。我们采用开尔文探针力显微镜（KPFM）的方法测量PPF电极的表面功函,并通过控制栅压,研究了PPF电极费米能级的变化。三是研究了碳分子结的磁响应的电学特性。电荷在有机分子中进行传递时,由于分子的超精细相互作用,电荷传递会对外加磁场产生响应,形成有机磁阻（organic Magnetoresistance,OMAR）效应。相对比传统的金属电极的有机磁阻器件,我们的碳电极器件在广泛的温度范围内非常稳定,为低温条件下的磁阻测试提供了很好的先决条件。我们研究了碳电极分子结的低温及磁场下的电流变化。当对碳分子结施加强磁场之后,我们观察到碳分子结的电阻变大,并且在磁场下具有相对于正负磁场对称的正磁电阻特性。