石墨烯的成功制备使二维材料研究产生了质的变化,石墨烯拥有超高的载流子迁移率和优良的光电性质和力学性质,使得研究人员加快了探索二维材料性质、应用等方面的步伐。在本文中采用密度泛函理论第一性原理方法对蓝磷及其相关结构等二维材料的电子特性及光学性质进行了研究。首先,研究计算了1～4层蓝磷烯结构及其电子特性。研究结果表明单层蓝磷烯是间接带隙半导体,带隙大小为1.93 eV,当增加结构的层数并且变换叠加方式时,带隙随着层数增加而减小。对其施加电场和应力,发现两者都可以使材料实现带隙的开合,并且应力还能使二层以上的结构产生间接到直接带隙半导体的转变,这些研究结构有助于利用其电子性质设计受应变和电场控制的on/off纳米器件。此外,本论文中还计算了结构的光学性质,研究结果表明材料在紫外区域有着很好的吸收强度,可以作为紫外探测器件的备选材料,研究结果为有效调控蓝磷烯的电子性质提供了一定的理论基础。其次,在单层蓝磷烯基础上设计了单层ZnO薄膜和蓝磷烯的异质结构,并计算了它们的光电性质,并施加应变和电场调控它们的带隙。计算结果表明,hollow、O和Zn-构型三种异质结构都为间接带隙半导体,带隙大小约为1.0 eV。通过应力和电场,可以调控结构的带隙,压缩应变可以使结构有半导体到导体的转变,而拉伸应变和电场可以有效减小带隙的数值。光学性质计算结果显示异质结构在可见光和紫外光区都有较好的吸收强度,但是最高吸收强度还是位于紫外光区域。研究结果对于基于蓝磷烯结构的器件设计是非常重要的,也为器件制造提供了一定的理论基础。然后,为了更加系统的研究蓝磷烯材料,利用非金属原子对蓝磷超晶胞进行掺杂,计算其光电性质,并分析其中的物理意义。研究结果表明,部分掺杂原子会诱导体系产生轻微磁性,并在费米面附近产生杂质能级,掺杂原子也改变了本征蓝磷烯的光学性质,产生了一系列吸收峰,使材料在紫外区域有很高强度的吸收率,本论文的研究结果可以为蓝磷的掺杂体系研究提供可靠的理论基础。最后,预测了一种二维的磷基结构--GeP,计算结果表明材料具有动力学稳定性,并且在热力学温度800K时仍旧保持完整的形状,并且结构具有~1.5 eV的带隙,外部应变可以调控带隙开合,光学性质的计算表明结构在紫外区域有良好的吸收。计算结果对于研究高温光电探测器有一定的帮助,能为器件设计、制备提供很大的理论支撑。