自2010年石墨烯获得诺贝尔物理学奖以来,科学家和产业界对石墨烯就开始狂热的追逐。和体相石墨的不同之处在于:石墨烯仅有一个碳原子层厚度,并表现出超优异的力学、电学等性能。在追逐石墨烯的同时,一大批石墨烯之外的二维材料也被相继开发出来,从元素周期表来看,这些元素主要包括:过渡金属、碳族元素、硫族元素以及其他。这些超薄的二维材料和石墨烯一样,具有和体相材料截然不同的新性能。一般来说,二维层状材料是由一个或者几个原子厚度的共价键晶格组成。它们表面非常整洁,没有悬挂键,不会被表面缺陷态所困扰。另外,因为二维层状材料相邻层之间通常是由范得瓦尔兹力连接。范得瓦尔兹相互作用允许迥然不同的两种材料进行整合而不受晶体晶格失配的限制。各种纳米尺度的二维层状材料可以以范得瓦尔兹异质结的形式进行整合,并创造新的性质。研究二维异质结的界面电子性质变得有意义。本文基于密度泛函理论运用第一性原理的方法研究了不同二维半导体与金属异质结的界面性质。着重研究了界面的肖特基势垒高度。获得的主要创新性成果如下:1研究了钯/二硫化钼异质结的结构和电子性质,发现通过平面压缩和拉伸应力可以实现对界面肖特基势垒高度的调控。其势垒高度在6%的拉伸应力作用下可以降低到零。通过分析导带底和价带顶的电荷密度,发现肖特基势垒高度是由Mo原子的dz2轨道决定。2研究了黑磷/石墨烯范德华异质结界面的电子性质,发现在-2%到-4%的应力作用下,界面肖特基势垒从p型转变为n型,且在应力作用下功函数的变化以及费米能级的平移是导致该转变的原因。通过分析黑磷和石墨烯异质结的能带结构和态密度,发现其肖特基势垒高度是由P原子的pz轨道决定。3研究了二硫化钼/石墨烯范德华异质结电子性质,发现改变层间距可以调控界面电荷和费米能级,从而实现界面肖特基势垒从n型向p型转变。4研究了二硫化钼/钌酸锶异质结不同接触面对电子性质的影响,包括发现锶-氧界面和钌界面。研究发现锶-氧界面相互作用弱,导致二硫化钼保持原有的半导体特性,实现了欧姆接触。在钌界面,二硫化钼与钌酸锶相互作用强,钼原子被诱导出大的磁矩。5研究了由二硫化钼/六方氮化硼/石墨烯组成的新颖的三层范得瓦尔兹异质结的电子性质。在这种三层垂直堆叠的异质结中,其内部各组份原先的优良电子性质被保存下来。研究发现在六方氮化硼两侧产生界面偶极层,从而使界面的肖特基势垒高度可以通过六方氮化硼的层数进行调控。施加外加电场作用,发现该异质结具有优良的肖特基整流特性。