由于量子限域效应,材料在二维尺度下相比其体相展现出非常新奇的物理、光学、化学等性质。随着近些年来二维材料器件制备工艺的不断提升,二维材料在微电子、光电器件、光学工程及新能源等领域的应用前景越来越光明。本文主要研究包括石墨烯(graphene)、主族金属硫族化合物二硒化锡(SnSe2)、硒化铟(InSe)等在内的二维材料物理性质,对其电学性质的调控,以及基于这些材料的特点研究其可能的应用,如高质量InSe样品的热电性能。在第三章,我们利用Raman光谱的表征手段,研究了graphene在高能量激光下的电声子相互作用模式演化。与传统低能量下需要四个子模式来完整描述2D散射峰不同的是,在高能量下(3.81 eV),外部的P2233子模式被削弱的几乎消失,因此只需三个子模式来描述该过程,这和最近的理论预测是相符的。第四章中我们研究了高载流子浓度下SnSe2的二维超导相变。我们利用离子液体门电压技术,在SnSe2表面诱导超高载流子浓度,进而在温度为3.9 K时实现超导相变。通过一系列的电输运测试(包括各向异性及温度依赖的磁阻,电压-电流信号变化特性的测试),发现该超导体具有二维超导的性质。我们进一步研究该二维超导体,发现其中的很多超导性质打破了常规认识。例如在平行磁场下,我们观测到超高的超导上临界磁场强度,该值高于经典理论中泡利顺磁极限两到三倍;我们也发现在不同的磁场及温度下,该超导体展现出两种不同的相:在温度略低于超导临界温度(Tc)时,超导库伯对(Cooper pairing)以热激发的方式传输;而在更低的温度以及小的磁场下,库伯对以量子遂穿的方式蠕动。在第五章中,我们研究了 InSe在低温下的电输运性质,观测到门电压可调的弱反局域化现象。通过将InSe转移到六方结构氮化硼(hBN)上来减小杂质散射的影响,我们得到高迁移率的InSe/hBN异质结样品。在低温,热涨落效应变得很弱,量子相干效应对载流子输运性质起主导性作用,而磁阻的测试能揭示更具体的散射机制。InSe的磁阻性质表现出弱反局域化现象,且随门电压增大而加强,退相干长度可长达320 nm。分析温度依赖的磁阻数据我们发现退相干散射主要是由电子-电子相互作用引起的。InSe的高迁移率、高电流开关比以及室温外界环境中的高稳定性等性质使其具有广阔的电子器件应用前景。在第六章中,我们研究不同温度、载流子浓度以及厚度下的InSe/hBN热电性质,发现InSe的Seebeck系数在90 K-300 K之间可用声学声子散射模式来描述,Seebeck系数在5 nm样品中最大高达-800μV/K,表明其具有良好的热电转换能力。我们发现随着层数变薄,样品的热电性能会提升,尤其是在极薄层的样品中能大大地提高。通过第一性原理计算,我们发现薄层样品的态密度更大,能有效地提高Seebeck系数。同时我们发现只有当样品的厚度在小于等于样品的热德布罗意波长时热电功率才能得到巨大的增强。