二维材料黑磷烯自2014年制备成功以来,以其优异的电学和光学性质引起国内外研究人员的广泛关注。黑磷烯具有大迁移率、高开关比、可调节的直接带隙,这些优秀的电学性质使其在日常生活以及科学研究中都有广泛的应用。二维类黑磷烯材料具有与黑磷烯相似的结构,其独特的电学性质使其同样具有十分重要的研究价值。黑磷烯和类黑磷烯都属于二维结构材料,它们较大的比表面积在气体吸附方面具有巨大的优势。本文利用基于密度泛函理论的VASP（Vienna Ab-initio Software Package）软件包,计算了类黑磷烯材料GeS、GeSe、SnS和SnSe的吸附特性;研究了少层类黑磷烯堆垛结构在薄膜太阳能电池上的应用;使用VASP+Phonopy软件包计算了黑磷烯的热力学性质。重点研究了类黑磷烯对H2、N2、O2、CO、NO、CO2、NO2、H2O、H2S、SO2、NH3、SO3等12种气体小分子的吸附,以及气体吸附前后,吸附体系电学性质的变化。具体研究内容和取得的研究结果如下:（1）首先研究了类黑磷烯材料GeS、GeSe、SnS和SnSe对气体H2、N2、O2、CO、NO、CO2、NO2、H2O、H2S、SO2、NH3、SO3的吸附,根据吸附能、转移电荷以及气体分子和衬底之间的电子气分布情况,将吸附类型划分为物理吸附和化学吸附。其中,对于四种衬底来说,H2、N2、CO、CO2、H2O、H2S、NH3的吸附均属于物理吸附,这些物理吸附的吸附能小于0.41e V,转移电荷少,衬底和气体之间的相互作用较弱,因此类黑磷烯不适合用作这些气体的传感器材料。而剩余属于化学吸附的气体中,NO2、SO2和NO这三种气体的吸附,均改变了衬底的电学性质。其中,NO吸附造成了GeS、GeSe、SnS和SnSe的自旋极化,分别引入0.999、0.999、1和1μB的磁矩;SO2的吸附使得GeS、GeSe、SnS和SnSe的带隙减小;NO2吸附的SnS体系和NO2、SO3吸附的SnSe体系引起p型半导体的转变。除此以外,吸附NO2、SO2和NO气体后我们发现类黑磷烯材料的I-V特性发生了变化。因此,类黑磷烯材料GeS、GeSe、SnS和SnSe具有用作NO2、SO2和NO气体传感器材料的研究价值。（2）研究了四种类黑磷烯材料GeS、GeSe、SnS和SnSe的双层堆垛结构——平移堆垛和旋转180°堆垛,通过建模和优化,找出它们能量最低的状态,即稳态和亚稳态结构:AB、AD和AA、Aδ堆垛,并简单地分析了它们的电学性质。之后将这些结构两两组合作为薄膜太阳能电池材料,根据受主带隙和施/受主导带底能量差,计算了功率转化效率。其中,双层GeS的AD旋转堆垛和双层SnSe的AD平移堆垛、双层SnSe的AD平移堆垛和双层GeS的AB旋转堆垛、双层GeSe的AA平移堆垛分别与双层SnSe的AD旋转堆垛和双层SnSe的AB平移堆垛组合,这四种材料的太阳能电池的功率转化效率都高达23%。这些结果都表明双层类黑磷烯在未来薄膜太阳能电池应用方面将表现出巨大的潜力。（3）最后使用Phonopy+QHA方法研究了黑磷烯的热力学性质,与文献相比,我们的计算方法大大减少了计算量。通过计算得到了黑磷烯的亥姆霍兹自由能、熵、比热容和热膨胀系数等热力学量。热膨胀系数的各向异性与文献结果一致,为黑磷烯在热电材料方面的应用提供了参考。