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石墨烯作为一种由单层碳原子排列而成的二维材料近年来以其独特的电子和结构特性赢得了广泛关注。除了石墨烯以外,其他一些二维材料也受到了重视,比如氮化硼,二维硼单层。因为硼和碳都拥有非常丰富的化学性质,所以大家对于研究二维硼碳化合物结构和性质的兴趣也与日剧增。不过由于二维硼单层和石墨烯的性质差别非常大,这使得预言二维硼碳化合物的结构变得十分复杂,所以除了最近研究发现的一些二维硼碳化合物(BC3,BC5)纳米结构外,完整的对于二维硼碳化合物结构以及性质的认识还十分缺乏。这里我们提出一种基于粒子群优化算法(PSO)的全局优化方法来预测二维体系纳米结构,并使用我们自己编写的CALYPSO (AnaLYsis by Particle Swarm Optimization)程序来系统地研究二维硼碳化合物的结构和性质。我们以前的PSO算法都是用来预测三维晶体结构,在这项工作中我们通过对程序的修改,开创性的第一次将PSO算法用在了二维体系晶体结构的预测中。模拟时我们只考虑厚度为一个原子的单层二维体系。同时,利用CALYPSO程序对许多二维体系材料进行测试我们发现,这种方法对于二维体系纳米结构的预测非常有效。在使用PSO算法对体系进行模拟的过程中,我们采用了密度泛函理论(DFT)来弛豫结构和计算能量。在密度泛函理论的平面波计算过程中,我们采用了局域密度近似(LDA)方法。对于离子原子间相互作用势,我们选择的是投影缀加平面波(PAW)。所有的计算都是通过维也纳第一性原理计算软件包(VASP)所实现的。通过CALYPSO方法,我们系统地研究了不同硼碳原子浓度的二维BxCy结构。我们的方法寻找到了新的能量稳定二维结构有BC5,BC2,BC,B2C,B3C和B5C。我们的研究还表明在二维体系硼碳化合物碳富足的情况下,硼碳化合物采用的多是类似于石墨烯结构的蜂窝状结构,因此我们可以把它看成是硼掺杂在石墨烯里的结构。而对于硼富足的情况,它们的机构中虽然有很多的六角构型和三角构型,但与硼的"α-sheets"大不相同,而是类似于C2v结构的ptC构型。