二维材料是一类面结构材料,或者称之为层状结构材料。当体材料某个方向的结合力很小,可以简单通过外力把材料制成层状结构,形成二维材料。所有器件的功能实际就发生在接触界面的薄层里,诺贝尔奖获得者Kroemer曾指出:界面即器件。为此,作为器件工作的三维材料实际工作区域也在接触的二维界面内,比如PN结、信息存储器、各类传感器等,因此用三维材料构建异质结构界面对研究和创新器件具有重要意义。近年来,二维材料,如石墨烯、过渡金属硫化物、氮化硼等受到人们普遍关注,研究取得了很多重要进展。但随着研究不断深入,单一的二维材料在应用方面受到很大的限制,而且这些层状材料很大程度上受到s和p轨道的弱相互作用电子的限制。目前二维材料的研究集中在两个方面:寻找新兴的二维材料以及将两种单独的二维材料通过层间范德华作用力堆叠到一起构成异质结。现如今三维异质结展现出富有新奇性的研究成果,但仍存在晶格适配的问题,致使很多材料难以形成异质结,范德瓦尔斯异质结可以完美解决这个问题,是新型电子器件的一个重要选择方向。因此,探索开发新型异质结的工作具有极为重要的意义。本工作基于密度泛函理论进行第一性原理计算并通过VASP软件包实现。本文重点研究经典钙钛矿氧化物LaAlO3作为二维层状材料及其异质结M/LaAlO3（M=SrTiO3和WS2）的构造,以及在力学、电子、光学和弹性方面的性质,研究的主要内容包括结构参数优化、异质结稳定性、能带结构特征、介电函数和弹性模量等,为探索和设计新型光电子器件提供了理论支持。具体内容如下:1.理论构造了SrTiO3/LaAlO3双层结构薄膜,有效提高材料弹性性能;双轴应变可以有效调节体系的电子和光学性质。计算获得钙钛矿氧化物LaAlO3（LAO）和SrTiO3（STO）一个单胞层厚度结构（单层结构）,以及构成异质结构体系的稳定性、晶格常数、能带结构图、电子态密度、介电函数和弹性模量。研究结果表明,当单层STO和单层LAO形成异质结时,体系从间接带隙转变为直接带隙,并具有I型能带对齐结构。表明其电子和空穴被有效束缚在较小的能量范围内,减小漏电,有助于提高其作为LED器件的性能。此外,研究了双轴应变对于STO/LAO双层结构薄膜的电子性质、光学性质和弹性性质的影响,发现双轴应变可以有效地调节电子和光学性质;相对单层结构,异质结的形成有助于提高材料的弹性性质,为其实际应用提供了有力的保障。2.理论构建了稳定双层LaAlO3（111）（LAO111）和单层WS2的结构体系,获得了双轴应变调控的体系电子性质,证明体系可能在太阳能电池、水分解方面有应用。LAO111与WS2之间小的晶格失配率导致异质结更容易形成稳定结构,考虑不同的堆叠形式,根据形成能找出了最稳定的结构。重点分析了不同双轴应变下异质结的投影能带结构、电子分波态密度、能带对齐方式及其光学性质的影响。研究结果表明,2D WS2/LAO111异质结具有Ⅱ型能带对齐的间接带隙特征,有效减小电子空穴对复合,预测会在高效太阳能电池和催化太阳能水裂解中的有重要应用。