二维半导体锑烯因其优异的光电性质而被广泛关注。然而其间接带隙和宽带隙的缺陷,极大的限制了其在光电领域的应用。发展具有高稳定性、适合带宽、直接带隙和高吸收效率的范德华异质结成为寻找高效光电器件材料的关键问题。本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,选取不同的衬底种类、衬底重构、堆垛位置和堆垛层数,设计出多种锑烯基范德华异质结结构,系统地研究了其内部结构、电子结构和光学性质等。揭示界面效应和应力作用对于锑烯基范德华异质结光电性质影响的内在机理,并筛选出具有较高的稳定性、宽光谱吸收和较高的可见光吸收系数等优异特性的范德华异质结。1.研究了单层硒化镓半导体的边缘重构和边缘依赖的电子特性。结果表明:镓和硒端接的之字型边缘都倾向于(3×1)重构。此外,稳定的单层硒化镓纳米带边缘遵循八隅规则,这是确定二维半导体系统的边缘稳定性的原理。由于边缘自钝化效应,具有重构边缘的扶手椅和之字型纳米带都表现出半导体特性。基于伍尔夫结构理论(WCT),绘制了硒化镓中依赖于边缘的薄片形状,并且可以应用具有化学势的形状演化来解释对气相生长的硒化镓薄片的形态的实验观察。这项工作提供了对二维三族单金属硫化物系统的边缘几何形状和电子特性的基本理解,以及重新审视其他二维半导体边缘几何形状的新观点。2.研究了界面对锑烯/砷化镓范德华异质结光电性质的影响。结果表明:范德华作用在锑烯/砷化镓范德华异质结构的稳定性中起着至关重要的作用,但异质结构的界面耦合强度受界面结构的强烈影响。由于界面相互作用的差异,以砷化镓镓面为衬底的异质结具有间接带隙特性,但在以砷化镓砷面为衬底的异质结具有直接带隙。四种结构的锑烯/砷化镓异质结构在可见光范围内显示出Ⅱ型带阶,并且与独立的锑烯或锗烯相比,增强了对光的吸收率,这使得锗烯/锑烯范德华异质结构成为光电子器件应用的潜在候选者,如太阳能电池。3.研究了应力作用对锗烯/锑烯范德华异质结构的结构,电子和光学性质的影响。结果表明:应力作用对于锑烯/锗烯范德华异质结构的电子性质起着至关重要的作用,但应力作用和电子性质不是单调关系,随着应力增强带隙减小。在应力拉伸过程中,锑烯/锗烯范德华异质结电子结构由Ⅱ型带阶转变成Ⅰ型带阶,并且载流子迁移率呈现增强的规律,且该异质结表现出较高的空穴迁移率和超高的电子迁移率。除了出色的电子特性外,锑烯/锗烯异质结还在可见光光谱中显示出明显的吸收,并且具有很高的光捕获潜力。这使得锑烯/锗烯异质结在电子和光电子领域具有广泛的应用前景。