自曼切斯特大学的Geim小组成功制备出单层原子的石墨烯材料以来，二维材料迅速成为了凝聚态物理领域的热点研究课题。同时，也推动了自旋电子学和谷电子学的发展。近年来，除了石墨烯外，一批新型的二维材料被相继成功制备，如硅烯、过渡金属二硫化合物等。这些二维材料不仅晶格结构十分类似，而且能带结构也有共同的特点，电子不仅有电荷自由度和自旋自由度，而且还存在谷自由度。电子的这些新的自由度，为量子信息的承载和处理提供了更多的量子资源。本文研究了磁性硅烯超晶格和石墨烯/铁磁硅烯/石墨烯超晶格中的谷极化输运和自旋极化输运的特性。主要内容如下：　　（1）研究了基于硅烯的静电势超晶格、铁磁超晶格和反铁磁超晶格中谷极化、自旋极化以及赝自旋极化的输运性质，分析了铁磁交换场、反铁磁交换场以及化学势对输运性质的影响，讨论了电场对谷极化、自旋极化和赝自旋极化的调控作用。结果表明，当三种超晶格的晶格数达到 10 以上时，在硅烯超晶格中很容易实现 100%的谷极化、自旋极化和赝自旋极化，而且通过调节超晶格上的外加电场可以让极化方向发生翻转，从而在硅烯超晶格中实现外电场对谷自由度、自旋自由度以及赝自旋自由度的操控。　　（2）研究了基于以石墨烯/铁磁硅烯结为元胞的超晶格系统中，在铁磁交换场不变的情况下，外电场和中间铁磁硅烯区域的长度对谷极化和自旋极化的调控作用。结果表明，通过改变铁磁硅烯区域的长度和调节外电场的大小，可以实现谷极化和自旋极化，且当超晶格的晶格数增加时，还可以实现完全极化，从而得到了在超晶格中实现完全谷极化和完全自旋极化的条件。