后摩尔时代,如何提高晶体管性能是微电子技术向物联网、人工智能和5G方向发展的关键技术基础。但是,目前广泛使用的硅基场效应晶体管（FETs）随特征尺寸缩小引起的短沟道效应、量子效应使器件的功耗问题日益突出。因此,从创新方式看,后摩尔时代的器件将主要围绕新原理、新材料、新架构进行。新材料方面,二维材料半导体,因具有原子级别的厚度和光滑的表面,其静电性能和载流子传输性优于体硅材料。同时,基于二维半导体沟道材料的FETs在保持器件性能不发生退化的情况下,很有潜力将栅极尺寸持续降低。因此,本论文利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法,对新兴二维半导体材料α-Ge Te的电子结构和输运性质开展了详细的研究。研究发现,基于单层α-Ge Te的亚5 nm金属-氧化物-半导体-场效应晶体管（MOSFETs）,在扶手型方向展现出良好的输运性能,满足国际半导体技术路线（ITRS）对高性能（HP）器件的应用标准。在此基础上,进一步讨论了应变和缺陷效应对α-Ge Te电子结构和输运性质的调控作用。通过在锯齿形方向施加2%拉伸应变,单层α-Ge Te的带隙发生间接-直接的转变,导致其电子有效质量急剧减小,并使其沿锯齿形方向的输运性能符合了低功耗（LP）逻辑器件的应用要求。另一方面,研究发现,沟道材料中的空位缺陷可以在α-Ge Te的导带边产生缺陷态能级,这些缺陷态能级对载流子的输运行为产生了一定辅助作用,这进一步改善了α-Ge Te MOSFETs的开态电流和开关性能。该论文的相关研究工作,从理论方面证实了单层α-Ge Te可以在二维器件领域中实现良好的应用。