近年来,二维MoS₂因其具有很多新奇的性质而受到越来越多的关注。单层MoS₂是直接带隙半导体（1.9 e V）,带隙处于可见光范围内,可以作为光电转换的材料。二维MoS₂中出现了与谷自由度相关的物理效应,例如谷轨道耦合、带电激子的谷霍尔效应、谷塞曼劈裂、谷选择光学斯塔克效应等,这显示出二维MoS₂在谷电子学方面具有很大的应用潜力。本论文利用密度泛函理论（DFT）和非平衡格林函数（NEGF）相结合从理论上研究了MoS₂场效应管的输运性质,并通过引入光电耦合哈密顿量研究了MoS₂场效应管中光电流的谷极化效应。研究工作主要集中在两个方面:第一、研究了单层MoS₂场效应管中载流子的自旋和谷的输运特性。在第一布里渊区K点和K’点附近,由于强自旋轨道相互作用,自旋简并解除,单层MoS₂的价带发生劈裂,形成Zeeman构型。在场效应管的散射区加上门电压,这时会引入一个额外的Rashba自旋轨道相互作用,它对电子的作用可以用一个有效磁场代替,因此,电子在通过散射区的传输过程中,自旋也将在此有效磁场作用下同时进动,造成电子电导受到门电压的大小和所加门电压区域的长度的周期性调制,周期分别为2.2 V和20.03 aB（aB是玻尔半径）。第二、研究了单层和双层MoS₂场效应管中光电流的谷极化与门电压的关系。对称性决定了晶体的布洛赫态的性质,门电压所引入的垂直电场会破坏双层MoS₂的空间反演对称性,同时与圆极化光的耦合强度决定了电子从价带顶到导带底的光学跃迁,因此可以通过电场和圆极化光控制光电流的谷极化。第一性原理结果显示单层MoS₂管光电流的谷极化对门电压的改变是非常鲁棒的,而双层MoS₂对门电压的改变却非常敏感。论文用k·p模型对这一现象进行解释。论文分为六章。第一章主要介绍MoS₂的基本性质以及研究背景;第二章详细介绍非平衡格林函数的计算方法和公式;第三章详细介绍密度泛函理论的基本框架;第四章和第五章描述了第一性原理计算结果以及讨论;第六章给出结论和展望。