LiNbO3是一种典型的钙钛矿结构的铁电氧化物材料,属于R3c结构。理论与实验研究表明,LiNbO3（0001）极性表面的化学组成、原子构型以及表面物理化学性质极大的依赖于其自发极化的方向。近年来,继石墨烯之后,原子尺度极限厚度的二维过渡金属硫族化物MX2（M=Mo,V;X=S,Se,Te）发展迅速,其在纳米（光）电子学和自旋电子学的实际应用通常需要制成范德瓦尔斯异质结构。其中,二维层状材料与铁电材料集成的异质结构日益受到重视,不仅由于铁电材料具有很大的介电常数,而且因为外电场可反转的铁电极化能对二维层状材料的光电性能和输运行为进行有效的调控。在原子尺度上深入研究LiNbO3（0001）铁电极性表面对二维层状材料电子结构和自旋相关特性的微观机制非常必要。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了LiNbO3（0001）表面对三种典型的MX2二维材料（2H-MoTe2、1T-VSe2、2H-VS2）的电子结构和磁性能的影响,并考察了铁电极化反转后的MX2/LiNbO3（0001）异质结构中的铁电场效应。主要结果如下:（1）对于2H-MoTe2/LiNbO3（0001）异质结构,在确定其稳定的界面构型的基础上,研究了异质界面的耦合机制及热力学稳定的LiNbO3（0001）正负表面（Z±）对MoTe2单层的电子结构的影响。结果表明,单层MoTe2与LiNbO3（0001）表面之间的界面相互作用为所谓的离子型范德瓦尔斯（ionic-vd W）耦合机制,界面电荷转移不仅取决于其各自的能带排列,还取决于界面的化学局域环境。界面电荷转移表现出对铁电极化方向的强烈依赖。在LiNbO3（0001）稳定负和正表面上的MoTe2分别损耗7.4×1012和3.32×1013e/cm~2的电子电荷,这导致其在负和正表面之间出现1.0 e V的带偏置。此外,对于铁电极化反转后的MoTe2/LiNbO3（0001）异质结构,MoTe2单层的价带顶附近出现一条平带,这能够改变其空穴迁移率。（2）对于1T-VSe2/LiNbO3（0001）异质结构,研究了LiNbO3（0001）的极性表面和极化反转对具有铁磁金属性的1T-VSe2单层的电子结构和磁性质的影响规律。结果表明,1T-VSe2单层和LiNbO3（0001）表面之间的界面相互作用也是ionic-vd W耦合机制。1T-VSe2单层的电子结构和磁性强烈依赖于铁电极化方向。在LiNbO3（0001）负表面上的VSe2单层表现出半金属特性,并且其铁磁居里温度提高了445 K。在正表面上,VSe2单层转变为亚铁磁态。此外,与原始的1T-VSe2单层相比,尽管极化反转后的LiNbO3表面上1T-VSe2单层的电子结构依旧显示出金属性,但其铁磁居里温度升高了165 K。（3）对于5×5/3×3的2H-VS2/LiNbO3（0001）异质结构,研究了LiNbO3（0001）极性表面和极化反转对VS2单层电子结构的影响。研究表明,其异质界面的电荷转移方式都是电子从LiNbO3（0001）表面转移到2H-VS2单层,这与其各自的能带排列所解释的电荷转移方向一致。2H-VS2单层在LiNbO3Z-和Z+表面上的带隙保持不变,其能带在Z-表面上整体向下移0.4 e V但在Z+表面上几乎不变。此外,VS2单层在极化反转后的LiNbO3（0001）正表面上的能带整体又下移0.2 e V。本文的创新之处体现在使用了热力学稳定的LiNbO3（0001）极性表面,研究了其极性表面和铁电极化反转对MX2的电子结构和磁性质的影响。相比于体相MX2间的纯vd W耦合,MX2单层和LiNbO3（0001）表面之间的相互作用均为ionic-vd W耦合机制。2H-MoTe2和2H-VS2单层在LiNbO3正负极性表面上的能带偏置分别为1.0和0.4 e V,这有利于在相反极化的LiNbO3（0001）衬底上制备无缝2H-MoTe2和2H-VS2（p-n,n-i）同质结。对于1T-VSe2/LiNbO3（0001）异质结构,发现VSe2单层在负、正表面上分别表现出半金属到金属的电子结构变化和铁磁到亚铁磁转变,这为基于1T-VSe2/LiNbO3异质结构的新型自旋电子器件的设计和制备提供了理论准备。本课题受助于国家自然科学基金,项目编号为52073129和51762030。