石墨烯（graphene）的成功剥离开启了研究二维（Two-dimensional,2D）纳米材料的热潮,随着研究的逐渐深入,二维材料的种类也日益增加。硅烯、锗烯、黑磷、过渡金属硫族化合物（transition metal chalcogenides,TMDCs）、六角氮化硼等大量二维材料被理论预测甚至成功合成。其中,TMDCs不仅具有2H、1T和1T’等多种结构,还涵盖了半导体、金属和超导体等丰富的物理性质。在单层2H相TMDCs中不可避免地存在各种缺陷,这些缺陷对其结构和性质都会产生一定影响。对这些缺陷结构加以调控并运用其带来的独特的电子性质,可以进一步拓宽TMDCs的应用领域。此外,TMDCs的谷电子性质也引起了人们的广泛关注,预测并研究新型具有谷电子性质的过渡金属二维材料,有助于开发高稳定性、传输距离远并且功耗小的高性能谷电子器件。本论文中,我们使用第一性原理计算,系统地研究了 TMDCs中的一维金属量子线,Janus MoSSe中缺陷的结构和电子性质,以及单层和双层TiClI的电子性质。本论文共包含六章,第一章简要概述了二维材料的发展以及两种典型TMDCs二维材料的基本性质和研究进展;第二章介绍了第一性原理计算的理论知识和使用到的软件;第三章研究了TMDCs中60°晶界（Grainboundaries,GBs）的结构和电子性质;第四章研究了 Janus MoSSe中可能存在的缺陷种类以及这些缺陷的稳定性和对其电子性质的影响;第五章研究了单层和范德华（van der Waals,vdW）双层TiClI的谷电子性质及其调控方法;第六章对论文的研究内容进行简要总结,并对过度金属二维材料的进一步研究进行展望。本论文的主要研究内容和结论如下:（1）缺陷通常对材料性质产生不利影响,然而大角度（60°）GBs提供设计2DTMDCs特性以及在单层TMDCs中构成本征异质结的可能性。对于TMDCs中的60° GBs,TMDCs的体极化非零,且极化矢量在晶界两侧沿Armchair方向发生反转,因此在GBs处出现极化不连续。为了屏蔽产生极化电场的极化电荷,在GBs上会聚集自由电子或空穴（取决于GBs处的成键）,从而产生具有金属性质的色散态。尤其是2DTMDC中的60°GBs表现为一维（One-dimensional,1D）金属量子线,可以用作自由载流子或激子转移的1D通道。（2）2D TMDCs的新颖电子和光学特性,使得其在电子和光电子学中具有广泛的应用前景。但是,在TMDCs中,结构缺陷是不可避免的,并且可能对器件性能起决定性作用。我们通过第一性原理计算,研究了 TMDCs家族的新成员——2DJanus MoSSe中的点缺陷、线空位和60° GBs。S和Se空位是最容易形成的点缺陷,并且倾向于沿Zigzag方向排列形成线空位。与孤立点缺陷相比,线空位产生的缺陷态色散更加强烈,因此带隙也更小。Janus MoSSe的60° GBs处存在极化不连续,使得其表现为1D金属量子线。缺陷的不同电子特性提供了调整MoSSe电子性质的可能性,如果可以在纳米尺度上控制缺陷的形成,这将为仅在单层Janus TMDCs上设计真正的二维电路带来新的研究思路。（3）我们研究了单层和vdW双层Janus TiClI的新颖电子性质。单层TiClI具有强自旋轨道耦合（Spin orbit coupling,SOC）和空间反演对称性破缺,因此,在K/K’点出现了62.67meV的谷自旋分裂。在掺杂V和Cr磁性原子的单层TiClI中,分别产生36.70和45.35 meV的谷极化。vdW双层TiClI具有典型的Ⅱ型能带排列特征,且能带偏移相当大。此外,双层TiClI的层间极化几乎为100%,且层间距离对层间极化的影响不大。在这种情况下,可以延长层间谷激子和谷极化寿命,从而为光能转换和谷电子学提供了新的研究机遇。随着vdW双层TiClI层间距离的减小,AB和AB堆积的双层TiClI表现出从半导体到金属的转变,并表现为空穴掺杂,并且可以通过改变层间距离来进一步调节空穴掺杂的浓度。