黑磷是磷最稳定的同素异形体，具有类似于石墨的层状结构，层与层通过范德瓦尔斯力相互结合，层内形成蜂窝状的六元环结构。但与石墨不同的是，黑磷中的六元环是起伏的，构成类似于铰链的结构。近来，有限层的黑磷（黑磷烯）已经被成功制备出来，黑磷烯有直接带隙的电子结构和高载流子迁移率等特性，为目前除石墨烯、硅烯之外另一可用于制作晶体管、场效应管和光晶体管等纳米电子器件的单元素半导体材料，具有广泛的应用价值。此外，与黑磷具有类似铰链结构的SnSe最近被发现具有高达2.6的ZT值，是优异的热电材料。分析发现，铰链结构会导致高的电子电导率和低的晶格热导率。这些因素促使我们重新考虑黑磷这种层状铰链结构材料的热电输运性质。　　本论文基于密度泛函理论的第一性原理计算，系统地研究了黑磷块体材料的几何结构性质，电子结构性质以及它们在应变下的表现，并通过求解电子玻尔兹曼输运方程研究了黑磷的热电输运性质及应变对其的调控。通过求解声子玻尔兹曼输运方程深入细致研究了单层黑磷烯的晶格振动以及声子热输运性质。本论文得到的主要结果如下:　　黑磷块体表现出了很多有趣的和未预料到的特殊性质，比如其绞链结构，各向异性的杨氏模量以及负的泊松率现象。黑磷在应变的作用下可以在金属、直接带隙半导体和间接带隙半导体之间互相转变，其电子结构对应变的响应非常灵敏，有各种可调控的可能性，因此在纳米电子学领域有重要的应用价值。黑磷的热电性质是各向异性的，其最大的ZT值出现在温度为800 K时的x晶格方向，为0.72。黑磷是一种潜在的中高温热电材料。应变是一种有效增强黑磷热电性质的方法，可以显著提高其ZT值，黑磷的ZT值在沿着y晶格方向的拉伸应变的作用下可以增加到0.87。当黑磷剥离制备出二维化的黑磷烯之后，其热电性质的表现有显著增强。黑磷热电性质增强所对应的应变为其能带结构发生直接带隙-间接带隙转变的临界点，这是由于在转变临界点处能谷/峰的简并程度的增加，因此直接带隙-间接带隙的转变可以作为一个指标来衡量多能谷/峰的简并以及热电性质的增强。　　黑磷烯的晶格热导率室温下在zigzag和armchair两个方向的数值分别为30.15 Wm-1K-1和13.65 Wm-1K-1，具有明显的各向异性。计算得到的晶格热导率随温度的变化非常好地符合半导体材料中的一般反比关系，尤其是在温度大于德拜温度(ΘD=278.66K)时。与石墨烯相比，黑磷烯中ZA分支大约5％的极小的贡献导致了其晶格热导率在量级上很小，这是由于黑磷烯的绞链结构破坏了空间对称性，而破坏了基于对称性限制的声子-声子散射选择定则，导致ZA分支被大概率散射。通过拟合参数而得到了沿着zigzag和armchair两个方向的对于声子输运非常关键的物理量，即代表性的声子平均自由程。　　我们的研究工作不仅发现了黑磷的多种奇异性质，同时也为增强材料的热电性质给出了新的线索。通过比较黑磷和SnSe的几何结构以及其热电性质，提出了一系列几何结构类似于二者的潜在的热电材料。另外对单层黑磷烯本征热输运性质的研究有助于加深对其传热性能的进一步理解，为在黑磷烯基础上进行进一步的纳米结构设计提供了基础，拓展了其在纳米电子学领域和热电转换领域的应用潜力和价值。