由于具有独特的电子结构和物理性质,二维单层Ⅳ族单硫化物MX（M=Ge、Sn;X=S、Se、Te）受到人们的广泛关注。Ⅳ族单硫化物具有半导体特性、强的平面各向异性和可调带隙,在太阳能转换和光电子学器件领域具有潜在的应用前景。通过界面复合、阴离子替换等手段调控二维MX材料的电子结构和物理性质,为其在电子学和光子学器件中的应用提供理论依据。本文基于密度泛函理论主要研究了:（1）二维GeS/FeCl₂范德华异质结构的电子结构和物理性质;（2）二维SiP/GeS和SiAs/GeS范德华异质结构;（3）二维M₂SD单层材料的电子结构和光学性质。通过计算二维多铁性GeS/FeCl₂范德华异质结构的电子结构,发现单层GeS和Fe Cl₂的能带结构得到保留,体系表现出半金属特性;通过磁近邻效应,GeS表现出磁性;异质结构的导带底和价带顶处发生自旋劈裂,面内和面外应力均可以调控自旋劈裂值;在特定的面内应力下（-2%和+4%）,自旋通道方向发生反转;在面内拉伸应力作用下,界面处出现从欧姆接触向肖特基接触的转变,外加应力可以调控异质结构的空间自旋极化率和磁各向异性。通过计算二维SiP/GeS和SiAs/GeS范德华异质结构的电子结构,发现两者均表现为II型能带排列,促进了光生电子和空穴的分离;SiAs/GeS范德华异质结构是带隙为0.953 e V的直接带隙半导体,有利于光吸收;外加应力可以调控异质结构的结合能、电荷转移、带隙和能带偏移,为其在纳米光电子学器件上的应用提供理论依据。通过计算二维M₂SD单层发现这些材料均为半导体,声子谱结果表明这些材料均可以稳定存在;四种材料的结合能与掺杂原子的半径和电负性有关,分别为-5.46、-4.88、-5.07和-4.76 e V;大的光吸收系数(>10⁵ cm^-1)有利于M₂SD单层在太阳能电池上的应用。