近年来,因为石墨烯在实验上的成功制备,开创了二维材料的历史先河,因为其性质独特,所以被认为在未来电子学领域有巨大的应用潜力。与此同时,随着实验制备和表征技术的迅速发展,其他新型二维材料也相继被成功制备,例如:六方氮化硼(h-BN)单层,过度金属硫化物(TMDs),Ⅲ族单硫族化合物(MX)等等。但是这些材料往往也存在不足,例如:带隙过大或迁移率低,等等。因此对其进行裁剪、化学修饰以及构建异质结构等方法来改善其电子性质具有重要意义。本论文中,我们采用了基于密度泛函理论的第一性原理的计算方法,模拟计算了边缘氧化的石墨烯纳米带和InSe/GaAs异质结的电子性质,并施加应力及外部电场对其电子性质进行了调控,旨在为未来的纳米电子器件的设计提供参考。主要工作如下:首先,构建了具有各种可能的边缘氧化作用的扶手椅石墨烯纳米带模型,在第一原理方法的基础上,研究了扶手椅型石墨烯在各种氧化方式下的电子性质,载流子迁移率,应变效应以及器件性质。边缘形成能及分子动力学模拟表明:这些纳米带都相当稳定,且密切关系到带边缘O原子的浓度。不同的氧化导致不同杂化子带,使纳米带具有丰富的电子结构,特别是能导致各种差别较大的带隙和载流子迁移率,较大的载流子极化也被预期。同时,我们发现在应变条件下,纳米带呈现出更丰富的电子性质,例如从半导体到金属的转变和灵活可调的带隙。另外,不同氧化方式的纳米带有不同的器件特性,特别是相对H饱和,能改善器件特性,如能使纳米带产生明显的负微分电阻效应。因此,我们这里提出的结构对发展未来的纳米电子器件也许有重要的潜在应用。其次,论文还构建了基于二维InSe和GaAs单层垂直堆叠所形成的异质结构,并考虑多种堆积方式且对其进行稳定性、电子性质及迁移率的研究,通过施加垂直应变和电场对其性质进行调控。研究表明InSe/GaAs异质结呈现出Ⅱ型能带对齐。这种能带对齐方式能有效地对光生电子-空穴对进行分离,使其各自聚集在不同的材料上。由于形成异质结后产生的两种能带的交叠,异质结的电子和空穴有效质大幅度减小,所以材料的迁移率在锯齿和扶手椅两个方向上有了很大的提高,甚至可高达105cm2V-1s-1。另外,无论是垂直应变还是外加电场都对异质结电子性质有着显著的调控效果。例如,在应力下材料的内建电场发生变化,从而能够有效有规律的调控带隙。同样,在施加正向外电场的情况下也能使其带隙呈线性变化,并始终保持直接带隙。因此,这种材料在未来制备灵活可调的光伏器件中有着潜在应用。