在过去的十几年里,二维材料的研究受到科研工作者广泛的关注。二维材料中的量子效应和较强的电子相互作用使得这类材料具有与体材料截然不同的电子和光学特性,如量子自旋霍尔效应、超导性、激子效应等,使其在电子、化工、电池、能源、环境等工业领域拥有较好的应用潜力。然而通过实验手段生长制备二维材料无法避免缺陷的产生,在不同组分和缺陷的共同作用下,材料的特性会发生一些新颖的变化。本文主要围绕几种二维材料及其缺陷结构和组分改变,基于密度泛函理论系统地研究了它们的电子结构与光学特性,对实验合成加以预测并模拟,展示了这些二维材料的应用前景,主要内容如下:（1）研究了二维H2-Ga（In）Bi体系的光电特性,包括声子谱、能带结构和吸光度等性质。氢化作用使得体系获得结构稳定性和带隙的双重提升,其电子结构在SOC效应的影响下发生能带反转现象,且价带发生自旋分裂效果。体系沿AC和ZZ方向的光学性质的基本相同,光吸收主要集中在可见光波段和紫外波段,在可见光波段的445 nm处的吸收效果最强。（2）研究了二维H2-Ga（In）Bi体系的点缺陷对光电特性的影响,VGa（In）空位缺陷和Ga（In）Bi反位缺陷使体系呈现金属性,Ga（In）（?）Bi反位缺陷会使体系的带隙增加。形成能结果表明VGa（In）、BiGa（In）、Ga（In）（?）Bi和SW缺陷更易在体系内出现。SW-OP1缺陷增强了系统在可见光波段的光吸收效应,VGa（In）空位缺陷、Ga（In）Bi反位缺陷和SW缺陷增强了体系在红外波段的光吸收效应。（3）通过设计单层4-8环缺陷结构,研究了二维Ⅵ族TMDs材料1 S-MX2的光电特性。该系统的导带和价带在г点接触,呈现半金属特性,且在SOC作用下打开带隙。当施加张应变时,导带的能量分裂效果会逐渐消失,当施加压应变时,除1S-WTe2体系外带隙均会逐渐降低。过大的应变会导致半金属特性消失,使电子结构发生拓扑相变。体系的光吸收主要集中在紫外波段,且会随着硫族元素的周期增加产生明显的红移。（4）通过引入Janus结构,研究了组分对Ⅵ族TMDs材料的光电特性的影响。在1S-MXY系统中,除1S-WSTe和1S-WSeTe以外,其余结构均具有动力学稳定性。形成能的变化趋势表明,用重原子取代轻原子存在势垒,反之则不是。Janus结构打破了面外的对称性,使得体系的价带产生了自旋分裂的现象。通过施加应变可以对自旋分裂效果加以调控。张应变下的价带的自旋分裂效果减弱;压应变下的Γ点带隙增加,价带的自旋分裂系数呈指数增长。体系的光吸收系数在可见光和紫外波段略有衰减,Janus结构使得光吸收系数下降且除了红外波段外无明显吸收峰。（5）研究了 1H相单层Janus NbSSe的结构和电子、磁学性质。体系呈现为金属性且具有磁性,在4×4超胞内具有稳定的反铁磁态,且在张应变下会发生反铁磁到铁磁的磁态转换过程。通过随机位移和重新结构优化发现了 Janus NbSSe体系在3×3超胞内的3种CDW体相。CDW体相的存在抑制了磁性的产生,电子结构和态密度结果表明CDW体相使得系统在费米能级附近出现新的态密度峰,电子可能以CDW的形式整体跃迁。本论文主要创新点如下:（1）通过形成能和电子结构结果对实验生长H2-Ga（In）Bi材料提供了理论支撑,通过引入点缺陷提升了体系的带隙,确保材料在室温时具有产生量子自旋霍尔效应的条件。（2）较大的体带隙、半金属特性和自旋分裂三种性质使得1S相Ⅵ族TMDs在制备自旋电子学器件、拓扑绝缘体等方向有较大的潜力。（3）CDW体相的存在和其抑制磁性的特点使得Janus NbSSe有望成为新型超导材料,在磁控压力传感器和超导体等领域具有较大的潜力。