受实验上层状GaGeTe材料成功制备的启发,通过第一性原理计算探索了单层和多层GaGeTe材料的晶体结构和电子性质。单层GaGeTe薄膜具有良好的动力学稳定性和热稳定性。当材料从块体变成多层时,GaGeTe实现了从金属态到半导态的过渡,其带隙范围为0⁰.74eV。此外,单层GaGeTe材料的间接带隙可以通过施加应力来进行有效的调节,带隙随着拉伸应力的变大而逐渐减小,在2.0%的压缩应变下其带隙变为直接带隙。单层GaGeTe材料电子的迁移率沿着Zigzag和Armchair方向具有各向异性,而前者的最大值可以达到7.83×10⁴cm²V^-1s^-1。这为其在电极材料和半导体器件中的应用提供了巨大的潜力,扩展了其在二维纳米电子学中的潜在应用。考虑到单层GaGeTe和锗烯材料均具有较高的载流子迁移率,因此继续研究了Ge@GaGeTe异质结的物理性质。在此,根据衬底与薄膜的相对位置共设计了三种Ge@GaGeTe异质结构型。通过第一性原理计算,研究发现GaGeTe薄膜是锗烯沉积的一种理想衬底,且三种构型均表现出了半导体性质。Ge@GaGeTe异质结具有较高的载流子迁移率(9.7×10³ cm²V^-1s^-1),其能带结构可以通过施加外电场和应力工程来进行灵活的调控。因此,Ge@GaGeTe异质结可以用于设计场效应晶体管数据存储器,为新型纳米电子器件提供了新的思路。另一方面,基于紧束缚模型和密度泛函理论,对二维六角m-Tl薄膜的几何结构、能带结构和拓扑性质进行了研究。m-Tl薄膜中所有Tl原子均处于同一平面。能带分析表明在费米能级附近存在一个狄拉克拓扑节环,主要来源于Tl原子的p_x,y轨道与p_z轨道交叉。当考虑自旋轨道耦合后,拓扑节环处会打开0.168eV的带隙。对m-Tl薄膜施加拉伸应力后,其出现从平庸态到非平庸态的转变。该拓扑性质可以通过对材料的贝里曲率、边缘态以及Z₂不变量来进一步证实。通过紧束缚模型,揭示了材料的拓扑性起源。二维m-Tl薄膜拓宽了二维拓扑绝缘体的范围,为二维拓扑材料的设计提供了一个良好的平台。