随着集成电路技术的不断发展,人们所研究的材料尺寸也在不断减小,以石墨烯为代表的二维纳米材料引起了研究者们的广泛关注。从单层石墨烯被成功机械剥离出来后,二维半导体材料的研究进入到一个崭新的阶段,但是由于本征石墨烯是零带隙,其开关电流比很小,为了发挥石墨烯的优良特性,需要对其带隙进行调节,但这会在一定程度削弱其他特性,并且这种调节并不容易实现。在这之后,以黑磷、过渡金属硫族化合物、六方氮化硼等为代表的新型类石墨烯二维材料引起了研究热潮,被广泛应用于各种器件。其中,过渡金属硫族化合物不仅像石墨烯一样能通过剥离得到超薄单层,并且随着其层数的降低,带隙值逐渐增大,单层结构的带隙值在1eV-2eV之间,这使得它非常合适应用于光电材料中。本文在基于密度泛函理论的广义梯度近似下,采用第一性原理平面波赝势方法,对MoSe₂和WSe₂这两种二维过渡金属硫族化合物的相关电学和光学特性进行了研究,并通过稀土元素掺杂的方法对MoSe₂和WSe₂进行了改性,探讨了稀土元素掺杂对材料特性的影响;建立了MoSe₂-WSe₂、MoSe₂-CrSe₂和WSe₂-CrSe₂三种异质结结构,分析了异质结结构、材料等因素对其电子结构、电学性质与光学性质的影响,得到的主要结论如下:（1）首先计算分析稀土元素La、Ce、Nd替位掺杂前后MoSe2和WSe2晶格参数和所受应力的变化,三种稀土元素掺杂后掺杂原子周围的原子间键长比本征结构都有所增大,键角则有所减小,变化程度与掺入的稀土元素原子和被替代原子半径差成正比,所有结构受到的应力值相对于掺杂前都有明显的增大。其次计算了掺杂前后的能带结构和态密度,发现掺杂后材料的带隙值相比本征结构明显减小并表现出P型半导体的性质,表明稀土元素掺杂都是受主型掺杂,同时材料的导电性增强。最后计算了材料的光学特性,稀土元素掺入后,在可见光和近红外区域,MoSe₂和WSe₂的吸收系数值增大,反射率值减小,同时出现红移,增强了材料在可见光和近红外光区的应用。（2）首先通过计算三种异质结不同构型的形成能得到了最稳定的原子堆叠结构。然后计算了三种异质结结构的能带和态密度,发现在构成异质结之后材料的带隙值明显降低,而且此时材料仍然保持了直接带隙的特点,有利于电子从价带到导带的跃迁,增强了材料的导电性。通过布居分布发现在这三种异质结结构内部均形成了内建电场,有助于光生电子-空穴对的分离,增强其在光电子器件上的应用。最后通过对异质结光学性质的计算发现吸收系数和光电导在可见光及近红外区均有所增强,且发生了红移,增强了其在光电设备领域的应用。