1、本文基于密度泛函理論的第一性原理投影綴加平面波方法，選用廣義梯度近似方法(GGA)中的 PBE交換關聯(lián)函數，應用 VASP軟件包來進行計算。本文主要研究了第四主族二維納米材料異質結外延生長及其他低維材料的電子和磁學性質。
　　首先，我們對石墨烯在單層BC3襯底上生長時的幾何、能量以及電子性質進行了研究。通過研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯和BC3襯底之間存在微弱的范德瓦爾斯相互作用。在石墨烯/BC3異質結結構中，石墨烯可以打開0.16eV的帶隙。

2、我們發(fā)現(xiàn)層間距和平面應力可以很好的調節(jié)異質結的帶隙大小，并且石墨烯的線性的能帶色散關系也可以得到很好的保存，這就意味著異質結依然保持了很小的電子有效質量和很高的電子遷移率。
　　接下來，我們又研究了吸附在WS2襯底上的石墨烯的電子性質。通過研究發(fā)現(xiàn)石墨烯與WS2襯底之間的距離達到了3.9埃米，對于不同石墨烯的吸附構型，每個碳原子的鍵能范圍在-21～32meV之間，這就表明了石墨烯與WS2襯底之間是通過較弱的范德瓦爾斯力相互作用的。

3、石墨烯的線性的能帶色散關系在異質結中得到了很好的保存，并且根據石墨烯的吸附構型以及層間距會打開相當大的帶隙。有趣的是，當兩者的層間距大于3.0埃米時，帶隙的打開主要是由石墨烯決定的，與WS2襯底沒有關系。進一步的分析表明異質結的半導體性質是由于襯底誘導了石墨烯的在位能發(fā)生了變化，進而打開了一定的帶隙。
　　在不降低硅烯中高的載流子遷移率的前提下打開一個相當大的帶隙對于其在納米電子器件中的應用是一個關鍵的問題。經過計算發(fā)現(xiàn)硅烯和單層

4、ZnS之間是通過范德瓦爾斯作用相互結合的。硅烯/ZnS異質結結構的三種構型的鍵能范圍在-0.09～0.3eV/Si之間，其中ABZn構型是最穩(wěn)定的，并且三種構型的帶隙打開范圍在0.025～1.05eV之間。對于不同的體系，我們嘗試著調節(jié)層間距和平面應力，意外的發(fā)現(xiàn)了直接帶隙向間接帶隙轉變的過程。值得一提的是作為亞穩(wěn)態(tài)的ABS構型，硅烯的狄拉克錐特性可以很好的被保存下來，這就意味著硅烯中小的電子有效質量和高的電子遷移率都不會被破壞。

5、>　　同樣，我們又研究了硅烯在MoSe2襯底上的能量以及電子特性。結果表明硅烯同樣是與襯底之間存在非常弱的相互作用，每個硅原子的鍵能達到了-0.56eV。我們可以在硅烯/MoSe2異質結結構中觀察到線性能帶色散關系，并且具有一個很大的帶隙。事實上，我們發(fā)現(xiàn)異質結的帶隙以及電子有效質量可以通過層間距、平面應力、外電場進行有效的調控。硅烯/MoSe2異質結結構的適當帶隙以及高載流子遷移率為其在硅基場效應晶體管中的應用奠定了基礎。
　　

6、接下來，我們研究了堿金屬、堿土金屬、第三主族以及3d過渡金屬原子吸附在鍺烯上的特性。結果表明堿金屬原子吸附在鍺烯上時對鍺烯的幾何構型的影響最小。堿金屬原子和鍺烯之間有明顯的電子轉移，這導致了鍺烯的金屬化。然而堿土金屬原子的吸附是通過離子鍵和共價鍵的共同作用的，這使鍺烯具有了半導體性質，可以打開的帶隙范圍在17～29meV之間。對于第三主族原子來說，它們同樣表現(xiàn)出了離子鍵和共價鍵的混合特性。過渡金屬原子吸附在鍺烯上的情況比較復雜，并且所有

7、過渡金屬原子吸附都與鍺烯形成了強烈的共價鍵。這種共價作用主要來源于過渡金屬原子的3d軌道和鍺原子的pz軌道的雜化作用。對于不同的過渡金屬原子類型，吸附體系表現(xiàn)出了金屬、半金屬或者半導體的性質。最后我們還討論了不同吸附原子的偶極矩和功函數的變化趨勢。
　　同時，我們又研究了氯原子吸附在氮化鋁納米面上的電子以及磁學性質。通過計算發(fā)現(xiàn)，純的氮化鋁納米面和全氯化的氮化鋁納米面都表現(xiàn)出了半導體的性質。然而，當表面的鋁原子被氯化時，體系會呈現(xiàn)