近年来,过渡金属硫族化合物二维材料凭借其优异的物理和光电特性吸引了众多科研人员的不断探索,在众多领域中都有着广泛的应用。二硫化钨（WS2）作为其中的一个典型代表也逐渐成为目前相关领域的研究热点之一,但目前学术界对于WS2理论方面的研究工作还有许多方面值得去挖掘。并且通过以往的研究表明,杂质态在半导体光电器件中起着十分重要的作用,因此对单层WS2进行适当地化学掺杂来改变其物理化学性质,可以更好的实现对其光电特性的调控,具有较高的研究价值。本文利用第一性原理计算方法,围绕着WS2材料开展其相关体系的稀土元素掺杂研究,主要内容如下:1.本征单层WS2体系的理论研究。计算体系的能带结构、态密度与光学性质可以得出本征单层WS2属于带隙为1.814 e V的非磁性直接带隙半导体,导带底与价带顶主要是由钨（W）-5d和硫（S）-3p轨道电子杂化而成。体系在红外可见光区域具有很好的透明性,反射率和光吸收系数与紫外区域相比均较低,在紫外区域有良好的发展前景。2.稀土元素掺杂本征单层WS2体系的研究。分别利用钇（Y）、铒（Er）、镱（Yb）三种稀土元素取代单层WS2中的W原子,并设置两组对比计算实验。分别计算了25 at%、11 at%、6 at%、4 at%四种不同掺杂浓度下的Y元素掺杂对材料能带和性能的影响。随后对Y、Er、Yb三种不同元素在6 at%掺杂浓度时对单层WS2体系的能带结构和光学性能的影响。结果表明,当不同浓度Y元素掺杂时,体系的带隙随着掺杂浓度的增大而减小,最小可以达到0.656 e V,此时掺杂浓度为25 at%;当掺杂浓度一定时,带隙宽度变化情况为:Er掺杂WS2＞Y掺杂WS2＞Yb掺杂WS2,依次为1.581 e V、1.455 e V和1.294 e V,并且三者的取值均要小于本征WS2的1.814 e V。此外,Yb元素掺杂以及Y元素高浓度掺杂时会给体系带来磁性。掺杂后,体系的反射谱线、吸收谱线、能量损失谱、消光系数以及折射率谱线均在红外、可见光区域产生了新的光学特性峰值,随着掺杂浓度的升高,峰位红移,峰值增大。并且可以看出,Yb掺杂体系在此区域的光学特性要好于其它两种掺杂体系,说明稀土元素掺杂,特别是Yb元素掺杂增强了WS2对红外光的探测能力。3.WS2与硒化锗（Ge Se）异质结相关体系的能带结构与态密度。研究表明,WS2/Ge Se异质结带隙值为1.15 e V,属于II型能带结构,4 at%浓度Y元素掺杂后,Yb-5d和其它轨道电子共同作用产生杂质能级,体系禁带宽度降低,导电性能增强。本文的工作表明Y、Er、Yb三种稀土元素的掺杂增强了WS2二维材料的光电性能,为WS2二维材料相关光电器件的研究提供了理论依据。