二维半导体纳米材料因其较大的表面积和独特的电子性质而具有广泛的应用价值,并在过去的几十年里不断受到研究人员的青睐。研究人员发现二维材料在自旋电子学、光电子学、场效应管、探测器、传感器、量子器件、太阳能电池等众多科学领域均有着较大的应用价值。在进一步探索二维材料的新特性的进程中,超薄的二维范德瓦尔斯异质结构及其器件的研究受到青睐。这些不同二维材料以层间微弱的范德华力相互作用形成的范德瓦尔斯异质结显示出远远超过其单组分的新特性。本论文的主要研究成果如下:1.在双管式炉加热化学气相沉积（CVD）系统中使用基底反扣法制备二硫化钼（MoS2）时,通过改变前驱体坩埚的尺寸（长度与宽度）来制备MoS2薄片。实验分析表明这些坩埚的几何形显著影响实验的成功进行以及所制备的MoS2晶体的化学结构和形貌尺寸。较长且宽度适中的船形坩埚能为化学反应的进行提供相对稳定的气流和沉积压强,进而生长出具有规则形状和表面均匀的层状MoS2晶体。而长度较短的坩埚不利于载流气体携带蒸发的硫原子进入反应区域。我们分析得出船型坩埚尺寸的变化可以在很大程度上改变坩埚中的气体流速,引起沉积压强的改变,直接影响晶体表面形貌的生长以及多层的生长。这项工作提供了一种基于CVD的可行且简便的生长调控方法,以生产高质量的单层MoS2晶体,用于单层,多层或异质结晶体管,光电器件和传感器等领域的科学研究。2.利用密度泛函理论研究了基于硼烯和二硫化钼的堆叠异质结的电子和光学性质。发现不同的1/6空位硼烯β12和MoS2的堆叠可以通过层间范德华力诱导不同的电子性质。外部电场可以调整异质结的肖特基接触类型。与MoS2相比,堆叠的异质结扩大了光响应的范围。这表明堆叠改变了单层MoS2的电子和光学特性,并且外部电场引起了改变的肖特基接触类型,从而为设计具有可调肖特基接触和良好光学特性的光电器件提供了一种方法。3.基于密度泛函理论研究了δ6硼烯分别和MoS2以及WSe2构建的四个范德瓦尔斯异质结的电子结构与光学性质。相同材料的不同堆叠方式造成的层间原子的范德瓦尔斯力的不同对其层间的距离产生明显的差距。电子间的相互作用以及轻微的杂化也使得它们的能带结构,投影态密度以及肖特基接触类型的不同。它们表现的电子结构表明其运用于电子器件的可能性。在光学性质上,四种范德瓦尔斯异质结的光导率相比于单层的过渡金属硫属化物均向低能量偏移,且响应范围和强度均增强。本工作通过第一性原理的计算提供了它们在电学和光学的部分性质,为实验的制备提供了理论的参考。