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随着电路的集成化和电子元器件的小型化,纳米电子器件以其独特的性能越来越受到人们的关注。纳米异质结构是由至少两种不同的纳米材料组成,因其可以改进材料的性能从而满足实际应用需求,成为了当下研究的热点。目前,随着对纳米电子器件研究的深入,对其电子输运性质等内在机理的研究成为了人们关注的焦点。本论文利用利用第一性原理和非平衡格林函数的方法,研究了二维纳米异质结构和单原子纳米链的电子输运性质,揭示了如何通过掺杂和构造异质结构改变电子输运性质。全文的主要内容如下:（1）研究了掺杂三角形氮化硼石墨烯纳米带的自旋磁性。发现在不考虑自旋极化时,器件是金属性,而且随着三角形氮化硼纳米片尺寸的增大,其电子输运能力逐渐被抑制。考虑自旋极化后,器件转变为半导体特性,并且通过改变三角形氮化硼纳米片尺寸的大小,可以调控其自旋极化性质。重要的是,在TB15N21中,出现了双磁性半导体性质,并且拥有很高的电子输运能力和接近100%的自旋过滤效率,而具有相同氮化硼原子数的矩形氮化硼R3BNNR没有出现双磁性半导体性质,并且其电子输运能力被限制。与掺杂三角形氮化硼的石墨烯纳米带类似,三角形空位的VB（15）N（21）也出现了双磁性半导体性质,并且也有很高的自旋过滤效率,但是其电子输运能力和稳定性都不如掺杂三角形氮化硼的TB15N21。（2）构造了平行和垂直排列拼接的MoS2NRs和WS2NRs异质结构。研究了这些异质结构的电子输运性质,发现所有的异质结构都表现出直接带隙半导体的特性,这意味着这些异质结构可以用于光电子器件。随着WS2NRs纳米带的增加,带隙微弱较小,导致了电流的快速增长和更高的峰值电流。此外,随着WS2NRs纳米带的增加,对于M（na）双电极器件,负微分电阻效应得到一定提高,而M（nz）双电极器件的负微分电阻效应的变化却表现出相反的趋势,但是电流增长更快,峰值电流更高,这说明垂直拼接的M（na）双电极器件在逻辑电路中有更好的应用前景。特别指出的是,钨原子在边界的M（edge）双电极器件不仅有很显著的负微分电阻效应,而且在低压区还有很高的峰值电流,其逻辑电路的应用性能最好。（3）研究了扶手椅型和锯齿型MoS2NRs/WS2NRs异质结构的电子输运性质。我们发现所有扶手椅型MoS2NRs/WS2NRs异质结构都表现出电流的整流效应,意味着这类结构可以应用于pn结分子整流器。随着异质结构中WS2纳米带长度的增加,整流效应被抑制,这是由于在正压区电子透射峰下降导致的。此外,在正压区和负压区都观察到了负微分电阻效应,并且可以通过改变WS2纳米带长度来调节负微分电阻效应的强弱。对于所有锯齿型MoS2NRs/WS2NRs异质结构,除了负微分电阻效应,也观察到了自旋过滤效应,意味着这类异质结构可以应用于自旋电子器件。随着异质结构中WS2纳米带长度的增加,自旋过滤效率升高,zMoS2-5zWS2NRs达到60%。当连接WS2纳米带电极时,无论是否考虑自旋极化,MoS2NRs/WS2NRs异质结构都表现出比较好的电子输运性质,如高的自旋过滤效率和较好的负微分电阻效应。（4）研究了碳纳米链,氮化硼纳米链,和纳米链异质结构的电子输运性质。我们发现所有的单原子链都表现出奇偶效应,而且随着长度的增加,输运性质被抑制。在偶数的单原子链中,除了纯的碳链外,都出现了电流的整流效应,我们发现整流效应是由非对称的电子结构引起的。此外,倾斜的碳链几乎对输运性质没有影响,然而双碳链的传输能力可以提高两倍。当考虑自旋极化后,所有的结构都是磁性半导体,而且自旋过滤效应呈现奇偶性。重要的是,链通道的态密度决定了电子透射率谱和器件的电流电压特性曲线。电流电压曲线的变化,可以很好地用平衡态下的电子透射率谱解释,费米能级附近和远离费米能级的透射峰很好地对应了低压区和高压区的电流。此外,对于单原子链异质结构,通过改变碳原子和氮化硼的原子个数,其电学特性可以有效地调节。CnBNm异质结构电流的整流效应彼此之间类似,表现出正向和反向的整流现象,而且随着碳原子数的增加,电流的传输能力提升一倍。特别是当碳原子在链通道和石墨烯纳米带连接处时,其电子输运能力得到很大地提高,如电流的传输能力和整流效应。然而当考虑自旋极化后,碳链在一侧时的自旋过滤效应更好。本文的研究内容对于深入理解二维纳米异质结构和单原子纳米链的电子输运性质具有重要意义,为设计和开发高性能的纳米电子器件提供了理论指导。