自2004年从石墨上剥离出石墨烯以来,石墨烯凭借其完美的电子结构和独特的电学特性成为了科学家们的研究热点。然而,本征石墨烯的带隙为零,这极大地限制了其在光电器件等重要领域中的实际应用。近年来,以二硫化钼（MoS₂）、二硫化钨（WS₂）等为代表的过渡金属硫化物凭借其合适的天然带隙和载流子迁移率成为了制备高性能、低功耗器件的电子、光电子器件的理想沟道材料。此外,二维材料的表面没有悬挂键,与其他材料的表面通过范德华力相互作用,因此可将二维材料与非二维材料通过非共价相互作用集成在一起,这将能极大地扩大范德华异质结的研究范围和应用领域。本论文的工作主要包括对本征单层MoS₂的电子结构与性质的理论计算、以及GaN/MoS₂异质结的电学特性研究,主要研究成果及创新性如下:（1）基于第一性原理计算研究了本征2H相单层MoS₂的电子结构,通过计算其介电函数、吸收系数、反射率、折射率和消光系数,从理论上系统地分析了单层MoS₂的光学性质。计算结果表明单层MoS₂在可见光波段及紫外光波段存在明显的吸收特征,其中在深紫外光波段13.2 e V处出现吸收峰的最大值,表明单层MoS₂对紫外光的吸收能力非常强,在紫外探测方面有应用前景。反射率和折射率的计算结果表明单层MoS₂对可见光（1.6 e V～2.5 e V）的反射较弱,从理论上验证了实验观测到的单层MoS₂薄膜呈透明状。（2）在Zigzag、Armchair方向上分别建立了单层MoS₂纳米器件模型,通过计算其电子透射谱,对器件的电子输运特性进行分析。计算结果表明器件在Zigzag方向上的导电性能要强于Armchair方向上的导电性能。（3）创新性地提出了一种可直接求解半导体衬底上MoS₂局域载流子迁移率的方法,通过原子力显微镜（AFM）、开尔文探针力显微镜（KPFM）、导电探针原子力显微镜（C-AFM）等测试方法,再结合异质结的能带图可计算出GaN衬底上MoS₂的局域载流子迁移率。具体方法是通过KPFM测试和能带图得到半导体/MoS₂异质结的载流子浓度与势垒高度,再通过C-AFM测得的异质结I-V特性,得到导电针尖与MoS₂薄膜之间的有效接触面积,求解出载流子的平均自由程,进而计算出半导体衬底上MoS₂的局域载流子迁移率。采用该方法测得的GaN上双层MoS₂局域载流子迁移率约为10.5 cm²V^-1s^-1。同时,给出了限制MoS₂在半导体衬底上输运的散射机制。