与母体材料相比,一些二维材料具有非同寻常的性能,成为研究的热点。目前二维硅化物材料的研究极少。三维硅化镁（Mg2Si）材料具有制备红外探测器、太阳电池等光电器件的巨大潜力,二维Mg2Si材料有望拥有更优异的性能。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,预测了一种二维Mg2Si材料的结构模型（空间群Pmmn,No.59）,在理论上验证了所预测的二维Mg2Si材料结构的稳定性,同时理论计算了本征二维Mg2Si材料的电子学和光学性质,并与三维Mg2Si材料理论计算结果对比,得到了二维Mg2Si材料优异于其母体材料的性能。研究了不同的空位缺陷元素、位置和浓度对二维Mg2Si材料电子学和光学性质的影响。从微观的角度理解材料的宏观性质,为今后二维Mg2Si材料的实验研究提供了指导,探讨了其在电子器件和光电子器件方面的应用。首先利用Materials Studio软件构建了本征二维Mg2Si材料的超胞结构模型,为了研究不同元素、位置和浓度的空位缺陷对二维Mg2Si材料的影响,构建了16个存在空位缺陷的二维Mg2Si材料结构模型。本文利用VASP软件对这些模型的稳定性、电子学和光学性质进行了计算。计算分析了本征二维Mg2Si材料的稳定性、电子学和光学性质。根据声子谱的结果,二维Mg2Si材料具有良好的稳定性,其很有可能通过实验合成,并猜想了两种适用于二维Mg2Si材料合成的实验方法。根据杂化泛函（HSE06）方法计算的能带和能态密度结果,二维Mg2Si材料是一种直接带隙半导体,带隙为1.03e V,适用于太阳电池。光学性质计算结果表明,在红色可见光和红外光波段,二维Mg2Si材料的吸收系数大于三维Mg2Si材料,二维Mg2Si材料在近红外光波段的吸收系数仍然可以达到10~5 cm-1量级。这些计算结果为合成二维Mg2Si的实验方法提供启发,并对制备基于二维Mg2Si材料的微纳光电器件具有参考价值。计算分析了存在不同空位缺陷元素、位置和浓度的二维Mg2Si材料的稳定性、电子学和光学性质。计算结果表明,空位缺陷元素和空位缺陷位置对结构的稳定性影响较小,空位缺陷的浓度越低,结构越稳定,空位缺陷浓度低于2 at%时比本征无缺陷的二维Mg2Si更稳定,在材料制备的过程中容易存在低浓度的空位缺陷结构。存在Si空位缺陷的二维Mg2Si材料仍然是半导体,Si单空位缺陷位置越边缘,材料的带隙越小;Mg单空位缺陷使材料类型从直接带隙半导体变成金属性。存在Si空位缺陷二维Mg2Si的缺陷态主要由Mg原子提供,存在Mg空位缺陷二维Mg2Si的缺陷态主要由Si原子提供。存在Si空位缺陷的二维Mg2Si在近红外光波段吸收系数达到10~5cm-1数量级的波段范围比本征无缺陷的二维Mg2Si更广,因此存在Si空位缺陷的二维Mg2Si在近红外光电器件中的应用更具有前景。空位缺陷的位置出现在中心时,材料对光子的吸收系数会增大,空位缺陷浓度越低,材料对光子的吸收越小。这些计算结果为二维Mg2Si材料的实验研究提供重要的参考价值。