2004年,石墨烯的成功制备掀起了人们对二维纳米材料的广泛关注。大量研究发现二维纳米材料具有很多优异的电学性质和磁学性质,被预言可以应用于太阳能电池、集成电路及自旋器件等光电子领域和纳米器件领域。近几年来,随着人们的深入研究,二维纳米材料更多更优异的物理化学性质被人们所证实,其中以类石墨烯六角蜂窝结构为代表的二维纳米材料尤其引人注目,它们在理论和实验上已经获得了丰硕成果。对类石墨烯结构纳米材料的研究又加深了人们对二维材料的认识和了解,过渡金属硫族化合物就是其中最典型、最热门的一类。本实验也开展了一些关于二维过渡金属硫族化合物的理论研究,得到了一些有意义的结果。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理详细研究了N单掺杂和（Mn,N）共掺杂对单层ZrS2的电学性能和磁性的影响同时也在实验上对BP/MoS2范德华异质结热电子晶体管进行研究,来探究其电学性能。具体研究结果如下:第一、N单掺杂和（Mn,N）共掺杂对单层ZrS2的电子性质和磁性的影响。研究发现,在非金属原子N单掺杂的情况下ZrS2单层显示出非磁性金属性能,但是对于过渡金属原子Mn和N共掺杂的ZrS2单层,整个体系将显示出磁性。对于过渡金属原子Mn和N共掺杂体系,我们考虑了三种不同的近邻掺杂情况:第一最近邻（Mn,N）共掺杂ZrS2单层（构成N-Mn-N小三角结构）具有半金属材料的性质、第二最近邻（Mn,N）共掺杂ZrS2单层（构成N-Mn-N大三角结构）具有磁性半导体材料的性质和第三最近邻（Mn,N）共掺杂ZrS2单层（构成N-Mn-N直线结构）具有磁性金属的性质。发生电学性质的改变主要是因为锰原子在带隙中诱导出高度局域态。极化电荷主要来自于Mn-3d轨道,较少来自于N-2p轨道和S-3p轨道。而最近邻的Zr-4d轨道的贡献是最少的。此外,研究发现Mn-3d和S-3p的杂化轨道导致铁磁耦合,但是Mn-3d和N-2p的杂化轨道导致的是反铁磁耦合。本文工作提供了一种利用过渡金属元素和非金属元素共掺杂在ZrS2单层中诱导磁性的方法,这将会对基于ZrS2单层在自旋器件的应用提供理论支持。第二、基于BP/MoS2范德华异质结的热电子晶体管研制本文主要针对BP/MoS2范德华异质结的热电子晶体管进行研究。由于双极性晶体管受限于载流子在基区的非弹性散射和集电结界面处的不匹配因素,目前广泛使用的放大器的电流增益远远不够理想。在这项工作中,我们演示了一个垂直的Au/Al2O3/BP/MoS2隧穿热电子晶体管,它有一个热电子发射-基极结和一个p-n结作为基极-集电极势垒。单电子通过隧穿穿过超薄的氧化铝介电体,隧穿加速并移至集电极区。该器件同时具有大于105的开关比和约1000 A/cm2的高电流密度（JC）。值得注意的是,这个工作演示了一个共发射极电流增益（β）值在室温下可达1384,此研究结果远超传统双极性晶体管（BJTs）。因此,这项工作展示了二维晶体管在高性能应用方面的潜力。