Janus MoSSe是将单层MoS2一侧的S原子置换成Se后形成的一种Se-Mo-S排列结构的二维材料,其独特的光电特性在半导体器件领域得到广泛关注。近年来,又有研究者提出液相剥离法合成不同浓度比的单层MoS2-xSex,研究发现材料独特的光调制和饱和吸收特性,且已应用于固体激光器等方向。在近十年,人们对单层MoS2-xSex的研究主要基于实验,实验表明材料的许多特性受原子组分浓度的调控。但由于实验中S、Se浓度比难以控制,实验合成的难度大、成本高,导致人们对材料组分浓度与特性的关系没有一致、深入的认识。因此,对于此类材料的理论研究非常迫切。本课题主要研究此类合金材料的超晶胞构建方法,从而构建不同组分浓度的单层Janus MoS2-xSex合金,并利用第一性原理方法,计算和分析不同浓度材料的光子和电子特性。论文内容分为以下三部分:第一部分,研究合金的超胞生成理论及算法。首先基于穷举法,在所有可能的构型中进行全面的搜索,并基于占位概率处理所有构型;其次,将得到的构型进行对称性合并处理;最后,基于特殊准随机结构（SQS）,筛选出满足SQS标准相关函数的构型。算法流程主要有:输入原胞结构、复制原胞生成超胞、占位校正、合并对称性处理、构型的结构分析以及存储。综上,本文实现了一种生成不同浓度合金超胞的方案。第二部分,利用超胞生成算法,分别构建x=0.25、0.5、0.75、1.25、1.5、1.75的单层Janus MoS2-xSex合金。具体做法是分别将单层Janus MoSSe Se原子侧边75%、50%、25%的原子替换成S,S原子侧边25%、50%、75%的原子替换成Se。第三部分,通过第一性原理计算,研究不同组分浓度材料的光电特性。研究表明,随着材料组分浓度的变化,能带结构、态密度、光吸收等特性可调谐。详细研究结果如下,随着S、Se原子比例的减小:一:材料带隙随之减小,单层Janus MoS0.5Se1.5、MoS0.25Se1.75为间接带隙半导体,其余均为直接带隙半导体;导带底及价带顶态密度主要由Mo-4d态决定,其中Se-3p态贡献逐渐增加,而S-3p态贡献逐渐减小;二:载流子有效质量呈W形变化趋势,有效质量决定载流子迁移率,说明载流子迁移率的可调;三:材料对可见光的吸收带宽增加,吸收能力增强。特别是Janus MoS0.25Se1.75,在可见光范围吸收曲线基本呈上升趋势,414nm时,最大值能达4.4×10~5 cm-1;此类材料对可见光的反射率及能量损失始终很小。