作为一种新型的二维层状半导体材料,磷烯因其自身的性能特点和潜在的应用价值从而受到人们的关注。研究发现,磷烯拥有多种同素异构体结构,其中最稳定的结构为黑磷、其次是蓝磷。为了深入研究磷烯的电子结构和磁性性能,本文采用基于密度泛函理论的第一性原理,对本征和过渡金属吸附的非本征磷烯的电子结构、光学性质、磁性等性能进行了计算分析。同时,为了探究纳米化对磷烯性能的影响,本文还对扶手椅型和锯齿型黑磷纳米带分别进行了建模计算,完成的主要工作如下:1)首先针对磷烯中最常见的三种同素异构体进行建模计算,研究了三种材料的电子结构。能带结构计算显示,本征的单层黑磷呈现出直接带隙能带结构,禁带宽度为1.014eV,而单层蓝磷和红磷均为间接带隙;在此基础上,计算分析了磷烯三种同素异构体的光学性质:光反射率、光的折射率、光的吸收谱、光的能量损失谱以及介电函数的实部与虚部。最后针对单层黑磷的力学性质进行了计算研究,得到了单层黑磷的弹性常数、体积弹性模量、杨氏模量、剪切模量和泊松比等力学参量,发现晶体的弹性稳定性与其剪切模量大小有着密切的相关。另外还对单层黑磷的杨氏模量进行了分析,发现其具有很强的各向异性。2)借助VASP软件包通过对本征磷烯吸附3d过渡金属原子(Cr、Mn、Fe、Co)体系的自旋能带结构、自旋总电子态密度、自旋分波态密度以及磁矩进行了研究,发现不同的3d过渡金属原子在磷烯的不同吸附位(Top、Hole、Bridge),磁矩的大小存在着一定的差异性。从吸附能和几何构型来看,三种不同的吸附位研究结果表明磷原子之间的空位(空穴处Hole)为相对较稳定的吸附位。此外,吸附体系表现出的磁性同样存在差异,其中Cr和Mn原子吸附后磷烯体系磁性更强;总体来看,吸附后体系磁矩大小排列为:Cr>Mn>Fe>Co即伴随着吸附在磷烯表面的原子半径的逐渐增大,体系的总磁矩逐渐变小。进一步研究发现体系的磁矩产生机理,主要是吸附的过渡金属原子中d态轨道与基底磷原子中p态轨道之间电子相互作用而产生。3)研究H修饰下两种纳米带在空穴处(Hole)吸附3d过渡金属原子(Cr、Mn、Fe、Co、Ni)体系的自旋能带结构、自旋总电子态密度、自旋分波态密度以及磁性性能。研究发现本征的H修饰扶手椅型磷烯纳米带并不具有磁性,当Cr、Mn、Fe、Co吸附在APNRs-H表面后体系出现了相对较明显的磁性,且其表现出的总磁矩呈现出依次减小的规律;而Ni原子吸附在APNRs-H表面后体系并未表现出磁性。对于ZPNRs-H结构我们发现,当Cr、Mn、Fe原子吸附在表面后的体系产生了磁矩,且磁矩大小同样呈现出逐渐减小的规律。进一步分析发现,H修饰的纳米带产生的磁性表现主要由过渡金属原子d态轨道和磷原子p态轨道电子所决定。