随着纳米技术的迅猛发展,具有优异物理与化学性质的低维纳米材料备受研究者们的追捧。通过多种方式对它们的性能进行调控,可以促进新型半导体器件的研发。如今,各种各样的低维纳米材料已在实验中成功合成。但是,由于低维纳米材料的结构和特性容易受到体系内量子态耦合或外部环境的影响。所以,要想低成本精确制备、表征低维纳米材料仍旧是实验者们迫切想要解决的问题。随着计算机运算能力的倍增和算法的优化,理论计算模拟成为材料科学领域新型的研究手段之一。其优点是可以精准预测和分析材料的结构和性能,对实验者们具有重要的参考价值,从而很大程度上节省实验成本,提升研究效率。因此,本论文基于密度泛函理论对二维、零维纳米材料展开了研究:通过应变工程、多层堆叠对二维纳米材料的电子结构和输运特性进行了调控;通过选择合适的碳链长度、调整电极宽度、改变连接方式对零维纳米材料的输运特性进行了调控。本论文的研究内容主要包括如下几个方面:（1）二维单层和双层Ge C2的载流子传输特性在偏压范围内显示出强各向异性。单层Ge C2器件的电流开关比达10~5。沿着b方向4%单轴应变下,Ge C2单层电流峰谷比达到最大值约10~4,出现了显著的负微分电导效应。（2）在0%～10%单轴应变下,二维单层Si As的输运特性呈现各向异性。另外,单轴应变可以显著提高电传输性能,并产生负微分电导效应。（3）C18与之字形石墨烯电极共面和垂直的全碳分子结器件分别呈现电流导通和闭合状态。器件开关电流比高达10~4。共面构型在一定偏压范围内,产生了电流峰谷比为1.5的负微分电导效应。并且,通过改变碳链长度,电流峰谷比可以增加到5.7。这些研究促进了未来纳米电子学的发展。