二维半导体材料作为一种重要的纳米材料,对它的研究是一个热点研究领域。二维半导体材料具有独特的结构、电学及光学性质,这使它在太阳能电池、光催化材料、发光材料、光探测器等诸多新能源领域及光电领域成为了一种备受关注的新型材料。二维半导体材料的光电性质与材料的晶体结构、电子结构及所处的环境关系十分密切,因而研究不同的修饰及调控方法对其性质的影响是研究二维半导体材料的一个重要研究方向,而应变作用作为调控具有优异延展性的二维材料的一个有效手段,对二维半导体材料的光电性质影响很大。因此,研究在应变作用下调控二维半导体材料的光电性质对探索二维材料未知的光电性质、改善其在实际应用中的表现并扩展其应用范围意义重大。随着相关理论的发展,第一性原理研究方法作为近年来广泛应用在物理、化学等学科中的研究方法,它可以高效地对材料的物理性质、化学性质进行研究。本文通过使用基于密度泛函理论的第一性原理研究方法,对新能源领域及光电领域中一些具有代表性的新型二维半导体材料的结构性质、电学性质及光学性质在应变作用下的变化规律进行了研究。本论文的主要内容如下:1.研究了新型二维过渡金属二硫化物材料Hf X2（X=S,Se）的结构、电学及光学在双轴应变及垂直方向电场的调控下的变化规律。单层Hf X2在无应变情况下是动力学稳定的间接带隙半导体材料,当对二维Hf X2材料施加双轴应变后,其光电性质均会在应变的调控下有规律的变化,并且,压缩应变对二维Hf X2的影响明显强于拉伸应变,其对红外光及可见光的透过性可以通过施加压缩应变进行有效调控。当压缩应变较大时,二维Hf X2将会发生半导体-金属转变。此外,当对二维Hf X2施加垂直方向的电场后,其带隙会微弱的减小,其光学吸收边会微弱的红移。可以说,应变可以有效地对二维Hf X2材料的光电性质进行调控,而电场的作用则可以对其光电性质进行微调。2.对新型石墨碳氮化物C3N的结构性质、电学性质及光学性质在应变调控下的变化规律进行了系统的研究。该新型二维材料结构与石墨烯相似,它在无应变情况下是动力学稳定的间接带隙半导体材料,且此时其光学性质展现出各向同性性质。当对单层C3N施加单轴应变或双轴应变后,它可以在-10%到10%的应变范围内保持间接带隙半导体性质。在光学性质方面,当施加了单轴应变后,其光学性质将会展现出平面内的各向异性性质,并且,当施加单轴或双轴拉伸应变后,其在深紫外光区域会出现较高的光吸收系数峰值。未来,其将可以被应用于耐高压的应变可调控的光电器件及与深紫外光相关的光电器件中。3.系统的计算了具有强各向异性性质的新型IV-V族二维材料Ge P在应变调控下的结构性质、电学性质及光学性质。单层Ge P是一种具有极低的结构对称性的动力学稳定的宽间接带隙二维半导体材料。单层Ge P在较大应变范围内仍可保持半导体性质不变。特别地,当受到沿基矢a方向的压缩应变后,其会发生从间接带隙半导体向直接带隙半导体的转变。当所施加的应变不同时,其光学性质,包括光吸收性质、光反射性质及光透过性质沿armchair方向及zigzag均会展现出不同的变化规律。此外,它对红外光及部分可见光还是一种良好的透明材料,且其透明性质可通过拉伸应变进行有效调控。未来,其在线偏振光器件,蓝光发光二极管及耐高压的应变可调控的光电器件中将会具有很好的应用前景。4.系统的计算研究了新型V族单元素二维材料绿磷烯的结构性质、电学性质及光学性质在应变调控下的变化规律。绿磷烯作为一种具有强各向异性性质的新型的二维材料,其结构可以看作是由黑磷烯片段及蓝磷烯片段有规律的组合而成。无应变的绿磷烯是一种动力学稳定的二维直接带隙半导体材料。通过对其施加单轴及双轴应变可以发现,其电学性质和光学性质的变化规律会随所施加的应变的方向及种类不同而不同。此外,通过计算近禁带边缘态的能量随应变的变化,结合相关理论知识对绿磷烯的各向异性性质进行了解释。未来,它将有望在线偏振光器件、发光材料、太阳能电池等纳米光电器件中具有很好的应用前景。总之,二维材料作为一种具有高延展性及优异光电性质的纳米材料,系统的研究二维材料的光电性质在应变调控下的变化规律对二维材料的发展及应用意义重大。