降低晶体管的功耗是后摩尔时代半导体技术发展的需求。隧穿晶体管（TFET）的亚阈值摆幅可以低于60 mV/dec,从而减少供应电压,降低动态功耗,因此TFET是一种很有潜力的器件。但是基于传统的块体沟道材料的TFET开态电流很低,阻碍了TFET的应用。二维沟道材料由于其很薄的厚度和无悬挂键的表面,能有效增强栅极的静电控制和降低载流子的散射损耗,从而提高TFET的开态电流。本文使用从头算量子输运计算方法研究了亚10纳米的二维平面TFET的器件性能,并与国际半导体发展线路（ITRS）中对高性能（HP）器件和低能耗（LP）器件的要求比较。沟道材料选用了一系列稳定的新型二维半导体材料,包括单层V族烯（砷烯,锑烯和铋烯）和单层IV族单硫族化合物（GeS,GeSe,GeTe,SnS和SnSe）。研究成果如下:（1）在栅极长度为10 nm的单层砷烯,锑烯和铋烯TFETs中,铋烯TFET做高性能器件的性能最好,其中开态电流高达1153μA/μm。加铁电层构成负电容隧穿晶体管（NCTFET）后,其开态电流提高到1868μA/μm,超过了ITRS对HP器件的要求。同时考虑到铋烯有很好的稳定性,因而铋烯NCTFET是一种很有前途的HP器件。（2）在栅极长度为10 nm的单层IV族单硫族化合物的TFETs中,GeSe TFET可以同时超过ITRS对HP和LP器件的要求,GeTe和SnSe TFETs超过ITRS对HP器件的要求。GeSe TFET在栅极长度降低为4 nm时,依然满足ITRS对HP器件的要求。添加50～80 nm的合适的铁电层后,GeSe和GeTe NCTFET的开态电流可以提高到原来的2倍左右。（3）总结并提出了两个快速筛选做HP器件的TFET沟道材料的指标,即能隙在0.77～1.19 eV范围和传输方向有效质量（?）在0.11～0.15 m₀范围的二维材料。