二维半导体材料由于具有优良的物理光电性能而受到广泛关注。从最初用机械方式剥离出来的石墨烯开始,到后来出现的过渡金属硫化物、黑磷烯等二维材料,它们弥补了石墨烯零带隙的缺点,同时也展现出很多优良的性质,包括很高的载流子的迁移率、良好的透光性以及良好的光敏特性、气敏特性等等,它们在光电子领域发挥着越来越重要的作用。近年来,随着二维材料的不断发展,和黑磷具有相似结构的Ⅳ-Ⅵ族半导体材料逐渐展现出其独特的物理性能和器件功能。它们的带隙在0.5e V-1.5e V之间,这个能量范围和太阳光谱的最佳能量范围是一致的,同时它们对外界干扰非常的敏感,我们可以通过外加条件,改变其电子性质,从而获得满足更多应用需求的材料,使其在多波长光电探测器、多波长透光玻璃、太阳电池和纳米光电器件方面发挥更大的作用。本论文主要采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统研究了二维半导体材料GeSe的电子结构在外场作用下的变化,经过计算分析进一步预测了它们在光电子器件中的应用价值。另外,为了配合实验室其它项目研究,我们还对Mn²⁺掺杂ZnSe纳米带中的自旋相互作用和p-d相互作用进行了分析,结合实验结果,对相应的发光峰进行了指认,解释纳米带中的光致发光行为。论文主要研究内容和结果如下:一、二维GeSe电子特性研究1.通过外加应力调控二维GeSe薄膜的带隙外加应力是调控材料电子性质的重要手段,通过外加应力使得二维GeSe发生了从间接带隙到直接带隙的转变。2.通过外加电场调控二维GeSe薄膜的带隙外加电场也可以有效的调控材料的带隙,在外加垂直电场的作用下,二维GeSe的带隙会根据场强大小发生线性的变化,直至被关闭,呈现出半金属（semi-metal）的性质,但带边极值的位置不会发生改变。3.电场与应力同时作用对二维GeSe薄膜带隙的调控施加应力可以将二维GeSe从间接带隙转变成直接带隙,然后再施加垂直电场,使得这个直接带隙在更大的范围内可调。通过外场对二维GeSe电子性质的调控,获得了在极大范围内带隙可调的直接带隙材料,为多波长纳米光电子器件的发展提供了有应用前景的制备材料。二、Mn²⁺掺杂ZnSe纳米带中自旋相互作用和p-d相互作用对光致发光的影响通过第一性原理计算与结果分析发现Mn²⁺间的相互作用、Mn²⁺与周围Se^2-间的p-d杂化以及晶格畸变对电子的光跃迁能量有很大的影响,这些因素直接决定了发光的颜色和纳米带中的发光机制。