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石墨烯的发现掀起了二维纳米材料的研究热潮。经过十几年的探索与研究，二维纳米材料受到了越来越多的科研工作者的广泛关注。相比于体相材料，它们具有独特的几何构型和优异而新颖的性能，在电子/光电子、能量存储和能源利用等领域都有着潜在的应用价值。在本论文中，首先在绪论中介绍了有关纳电子学理论的发展进程与纳米材料，其中重点介绍了二维纳米材料的进展。其次在第二章介绍了相关的理论基础和计算方法。最后在第三章到五章，介绍了理论预测的三种二维纳米材料的结构，并且探究了它们的光电性质。研究的主要内容为：
（1）继石墨烯之后，以磷烯为代表的V族元素组成的二维纳米材料陆续被发现。根据等电子体原理，我们设计了黑磷烯的等电子体结构α-CS，并且从能量、热力学和动力学三个方面验证该结构的稳定性。α-CS是间接带隙半导体，禁带宽度为1.96eV。此外，在中性水溶液中（pH=7），α-CS结构的导带底和价带顶位置跨越了水的氧化还原电位，是一个潜在的二维光催化材料。
（2）通过机械剥离的方法从石墨中可以分离出石墨烯，受此启发，我们搜索到具有二维层状结构的SnP3。第一性原理计算结果表明二维单层SnP3是可以稳定存在的结构。单层SnP3是一个间接带隙（0.68eV）半导体，在紫外和可见光的范围内表现出良好的光吸收性能。在外部施加应力的情况下，SnP3可实现由间接带隙半导体-直接带隙半导体-金属的转变，这在设计灵敏型半导体器件方面有很好应用前景。
（3）我们预测由体相GeI2可分离出单层材料。结合声子谱、结合能、热力学和动力学计算可证实单层GeI2具有良好的稳定性。GeI2是一个宽带隙半导体，其带隙值为2.59eV，在蓝光和紫外光区域内的有很好的吸收能力。通过H原子在其单面修饰，GeI2实现了由非磁性半导体到铁磁性半金属的转变，这拓宽了它在自旋电子应用领域的前景。
（1）继石墨烯之后，以磷烯为代表的V族元素组成的二维纳米材料陆续被发现。根据等电子体原理，我们设计了黑磷烯的等电子体结构α-CS，并且从能量、热力学和动力学三个方面验证该结构的稳定性。α-CS是间接带隙半导体，禁带宽度为1.96eV。此外，在中性水溶液中（pH=7），α-CS结构的导带底和价带顶位置跨越了水的氧化还原电位，是一个潜在的二维光催化材料。
（2）通过机械剥离的方法从石墨中可以分离出石墨烯，受此启发，我们搜索到具有二维层状结构的SnP3。第一性原理计算结果表明二维单层SnP3是可以稳定存在的结构。单层SnP3是一个间接带隙（0.68eV）半导体，在紫外和可见光的范围内表现出良好的光吸收性能。在外部施加应力的情况下，SnP3可实现由间接带隙半导体-直接带隙半导体-金属的转变，这在设计灵敏型半导体器件方面有很好应用前景。
（3）我们预测由体相GeI2可分离出单层材料。结合声子谱、结合能、热力学和动力学计算可证实单层GeI2具有良好的稳定性。GeI2是一个宽带隙半导体，其带隙值为2.59eV，在蓝光和紫外光区域内的有很好的吸收能力。通过H原子在其单面修饰，GeI2实现了由非磁性半导体到铁磁性半金属的转变，这拓宽了它在自旋电子应用领域的前景。