石墨烯将人们的注意力吸引到二维材料领域,加速了对其它二维材料的研究和发现。通过周期表第IV族元素（Si,Ge,Sn）代替石墨烯中的碳（C）原子,人们提出并制备了具有相似结构的蜂窝状硅烯,锗烯或锡烯;基于其它族元素人们也制备得到了一些单质二维晶体,如硼烯、磷烯和锑烯等;人们还可以通过混合多个元素设计或制备其它二维功能材料（例如h-BN和MX₂）。硅元素在自然界中分布极广,硅晶体因带隙适中,稳定性良好,环境友好和价格优廉等优点,而被选作半导体工业的材料基础。二维硅烯具有与石墨烯相似的能带结构,费米能级处出现线性相交的Dirac锥,有希望成为新一代纳米电子器件的材料基础。然而,硅烯因稳定性较差,需要依赖于衬底才能被合成;这严重破坏了它的电子性质和限制了它的应用。近年来,其它更稳定的二维硅结构被相继提出或合成,本论文将介绍我们通过第一性原理方法和RG²程序所预测到的几种新型低能量二维硅晶体材料的晶体结构、稳定性和电子性质。（1）镜面对称保护的节点环半金属二维硅Si-Cmma:利用RG²对厚度小于4埃的二维四配位硅薄膜进行系统搜索,并借助第一性原理计算软件VASP对其中最稳定的两个结构Si-Cmma和Si-Pmma进行了稳定性和电子性质计算。我们发现,Si-Cmma和Si-Pmma在动力学、弹性力学和热力学上都是稳定的,它们的能量比实验上制备的硅烯和理论上预测的绝大多数二维硅同素异形体都要低。其中,Si-Pmma为普通金属,而Si-Cmma是具有镜面对称保护的节点环半金属。进一步的研究结果表明,Si-Cmma可借h-BN作为生长基底,两者晶格匹配,而且这种绝缘型的衬底对节点环半金属型电子性质的影响可忽略不计。（2）两个低能量二维哑铃状硅烯Si-Pbam和Si-P-62m:分析和总结现有哑铃状硅烯中的硅原子吸附规则,利用RG²对二维3配位硅烯进行吸附图案搜索,发现两个全新的满吸附构型Si-Pbam和Si-P-62m;利用第一性原理方法研究了这两种全新二维哑铃状硅烯的结构、稳定性和电子性质。计算结果表明,它们在能量上比理论上提出的大多数哑铃状硅烯要稳定;能带结构的计算结果表明,Si-Pbam和Si-P-62m都是直接带隙类型的半导体,带隙分别为0.96 e V和0.65 e V,光学性质研究表明,两者在可见光波段都具有良好的吸收能力。