纳米材料是在三个维度上至少有一个维度的几何尺寸介于1nm到100nm之间的材料,会出现一些在体相中所观察不到的奇异的物理与化学性质以及微观量子现象,从而加深了人们对自然世界的认识,同时也大大地拓宽了新的运用领域。纳米材料的运用已遍及了各个领域,其中主要有纳米半导体、纳米磁性、纳米催化、纳米计算机、以及医疗上的应用等。由纳米材料所引发的纳米科技极大地促进社会进步和经济发展,而且随着时代的发展这种影响将会越来越大,并逐渐渗入人们生活的方方面面。因而纳米材料研究价值非常大。自从石墨烯被合成出之后,由于其特殊优异的化学物理性质,引发低维材料的研究热潮。后来相继的有第四主族的硅烯、锗烯,三五主族的六方氮化硼,过渡金属硫化物,和第五主族的磷烯等二维纳米材料,作为在光电器件和电子器件等半导体器件方面的潜在应用,而相继被研究。最近另一个二维材料磷化硼也逐渐引起大家的注意,虽然没有被实验合成出,但最近已有实验在硅的表面上合成出了磷化硼薄膜,且已有相关的理论方面的文章对其稳定性和器件方面的应用有了一定的研究。通过我们的计算,发现二维磷化硼在半导体器件方面有着优异的综合性质,并将有着广泛的运用前景。从头算第一性原理密度泛函理论已经成为研究纳米材料的一种重要的研究手段。在此篇论文中,我们主要用了密度泛函理论的方法,来研究二维磷化硼多层材料的各种化学物理性质。第一章简要介绍了第一性原理密度泛函的开创与发展。密度泛函理论是将电子密度替换波函数作为研究的基本量,并将各个参量都看作是基态电子密度的函数来处理。由于电子密度只具有三个维度,从而在实际运用上与概念上都更为方便地处理。与波函数相较而言,电子密度大大地减小了计算量和节省了计算资源。此外密度泛函理论在许多方面有了很大的发展,并取得了一定的成功,尤其是对已知结构材料的各种基态性质的相关研究。最后介绍了与密度泛函有关的一些计算软件包。第二章首先研究磷化硼体相的原子和电子结构信息,与实验参数进行比较,从而确定计算方法。接着计算了单层磷化硼的结构信息及其稳定性,然后通过解离能的计算确定了二维磷化硼从体相中剥离出后其层数的可能性。紧接着我们研究了多层磷化硼和体相磷化硼的电子结构,并据此计算了多层磷化硼的载流子输运和光学吸收性质,最后计算了二维磷化硼体系的化学稳定性和在空气中的化学惰性。通过这一系列的计算,发现二维磷化硼体系在半导体器件方面有着其它已知二维材料所不具有的综合的优异性质,因此具有极其广阔的运用前景。