近年来,以石墨烯单层材料为代表的低维纳米材料凭借其优异的物理及化学性质在诸多领域中表现出较大的应用潜能,从而受到科研工作者的广泛关注。新型二维材料具有优异的功能性,例如具有超高的载流子迁移率,较高的比表面积,稳定的自旋极化性质,良好的电热传导性,强度较高的机械性能等等。同时,在实验上,像过渡金属硫族化合物（transition-metal dichalcogenides,TMDCs）、氮化硼、MXenes、磷烯、锗烯等材料相继被合成,使它们得到了越来越多的重视。此外,人们还通过搭建异质结构、吸附分子、掺杂原子、施加外加电场、应力调控等方式来提高二维材料的电子结构和物理性能。因此,以二维材料良好的性能为基础,研究其在光催化、太阳能电池、自旋电子器件、光电子器件等领域的应用具有广阔的前景。MoXY（X、Y=S、Se、Te）是一种新型的二维过渡金属硫化物,该类化合物具有合适的带隙和优良的物理性能。由于MoXY结构具有镜面不对称性,因此该体系存在本征内建电场、较强的Rashba自旋轨道耦合效应等。MoXY相对于MoX2（X=S、Se、Te）来说,其电子性质发生了巨大变化,从而受到了广大科研工作者的关注。另一方面,将不同物理性质的二维材料搭建形成的范德华异质结构（van der Waals Heterostructure,vd WHs）,具有新颖的电子特性,是当前二维材料研究领域的热门之一。相比于单层二维材料,构建异质结构可以提升材料的电学特性、磁学特性、光吸收效率、光催化制氢性能等等。同时,对异质结构进行调控修饰,其电子和光学性质也会得到明显改善。vd WHs对于推动新一代高性能纳米器件和光电子器件具有重要意义。本文基于密度泛函理论（Density Functional Theory,DFT）的第一性原理计算方法,研究了单层MoXY（X、Y=S、Se、Te）及其掺杂体系的电子结构和自旋极化特性,同时对Ga X/MoS2（X、Y=S、Se、Te）异质结构的电子特性和光学性质进行了探讨,并进一步揭示了影响其性能的微观物理机制。本文主要研究内容具体如下:1.单层MoSeTe的电子结构及自旋极化特性的研究基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了过渡金属原子掺杂单层MoSeTe的电子结构和自旋极化特性的影响。通过计算发现,掺杂的过渡金属原子与MoSeTe之间产生较强的p-d轨道杂化,在费米能级附近出现新的自旋态,从而引起了系统的自旋极化。其中,V、Mn、Fe、Co和Ni原子掺杂的MoSeTe单层表现出较大的磁矩,具有自旋极化效应。特别地,Co原子掺杂产生的自旋极化效应最明显。这些结果表明,通过掺杂过渡金属原子可以有效调节二维材料的电子结构和自旋极化特性,这为基于MoXY结构二维材料的自旋电子和纳米电子器件的设计及应用提供了强有力的理论基础。2.应力对GaTe/MoS2异质结电子结构及光学性质的影响基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了应力对二维范德华异质结GaTe/MoS2电子结构及光学性质的影响。GaTe/MoS2异质结是具有间接带隙的type-II型的能带结构。与该单层二维材料相比,该异质结在可见光和紫外光区域具有更有效的光吸收效果,其中在紫外光区域,相比MoS2光吸收最高峰,GaTe/MoS2光吸收强度提升约30%。此外,双轴应力的施加不仅可以调节带隙,而且可以显著增强GaTe/MoS2异质结的光学性能,低能量区域光吸收范围变宽,产生显著光谱红移。特别地,在红外和可见光区域,随着拉伸应力程度的增加体系的光吸收效率也随之增加。这些结果表明,应力可以改变GaTe/MoS2异质结构的电子结构和光学性能,这为二维范德华异质结构的设计及其在光电子器件中的应用提供了创新思路。