摘要：由于材料极限以及量子效应的限制,摩尔定律的延续面临着严峻的挑战,以石墨烯与单层二硫化钼为代表的二维晶体材料具有独特的物化性质,是后硅时代电子器件基础材料的潜在候选。本论文基于第一性原理计算,分别研究了量子反点形状对量子反点石墨烯带隙的调控作用以及边缘氢原子修饰对扶手椅型二硫化钼纳米带电子结构的影响。量子反点石墨烯是在石墨烯上周期性构造纳米孔洞而得到的纳米材料材料,其带隙的打开与闭合被发现依赖于晶格大小和对称性,但带隙受量子反点形状的影响仍不清楚。本文通过在石墨烯超原胞中挖去类似于蒽与菲分子结构的三个碳六元环,构建了两种由大小相同而形状不同的孔洞所构成的量子反点石墨烯模型,并计算分析了由这两种量子反点石墨烯的带隙与晶格参数的关系。结果显示,两类量子反点石墨烯分别在其晶格常数等于石墨烯晶格常数3N倍和(3N+1)倍时带隙打开,这证实了量子反点石墨烯带隙的打开与否不仅依赖于超晶格结构的晶格常数,还依赖于量子反点的形状。结合Clar aromatic theory和电子密度分布对计算结果进行了分析,发现在量子反点不包含长的锯齿型边缘时,可以根据Clar结构式中Clar Sextet数目是否超过总六元环数目的三分之一来判断量子反点石墨烯的带隙是否打开；但当量子反点某一边缘含有三个或更多的锯齿结构时,这个判据就会失效。扶手椅型二硫化钼纳米带是半导体材料,其能带中最高的价带和最低的导带都是由边缘态构成。本文研究了边缘被不同数目氢原子修饰的扶手椅型二硫化钼纳米带结构,发现边缘氢原子修饰可以使二硫化钼纳米带结构更加稳定,并能显著影响纳米带的电学性质,使之在间接带隙半导体、半金属性以及直接带隙半导体之间转变。具体原因为,纳米带费米能级附近的能带由边缘钼原子4d轨道构成的边缘态形成,而边缘氢原子修饰的位置和数目改变了这些轨道的能量分布和占据数。当纳米带两边被氢原子用不同方式修饰时,费米能附近的能带将由两种退简并的边缘态共同构成,这说明纳米带两边边缘态之间相互作用很小。改变纳米带的宽度,对称修饰的纳米带带隙以3为周期振荡,而不对称修饰的纳米带带隙的振荡是非周期的并且振幅较小,这种振荡变化归因于边界势垒使得纳米带波函数表现出驻波特征。另外,3H修饰使得纳米带边缘出现未配对电子,使得纳米带在基态时表现出磁性。