二维材料具有优异的物理电子特性和机械柔韧特性,在电学、光电子和柔性传感等方面有着重要应用前景。第五主族单层黑磷和砷由于具有非比寻常的拉胀效应,在微纳光电子器件和国防电子安全等方面有着重要应用潜力。对单层黑磷/砷的电子性能和负泊松比性能以及对其性能进行改进是一个非常有意义的研究,本论文基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了单层黑磷和砷的本征物理特性,单轴应变和垂直电场对单层黑磷/砷的晶格常数、电子结构以及负泊松比的调控,以及研究了不同计算方法下单层黑磷的电子和力学性能,本论文的具体研究内容简介如下:1)首先,利用第一性原理方法计算研究了磷/砷材料AA、AB堆垛方式形成的体材料晶格常数、电子结构和解离能,同时用GGA-PBE和PBE+opt B88-vd W方法计算了单层磷/砷声子谱。2)在优化好的黑磷/砷原胞的晶格常数上,通过驰豫得到稳定的单层黑磷/砷二维材料,进一步用PBE和HSE方法分别计算了单层黑磷/砷的带隙值,同时发现用HSE方法计算的带隙值大于PBE方法,此外,对于用PBE+opt B88-vd W方法计算的带隙值有稍大于没加的。3)在单层黑磷/砷的晶体结构优化稳定后,沿着晶体结构的zigzag、armchair和垂直方向分别施加了±5%范围内的单轴应变,发现了以三个方向的应变为横坐标,三个单轴应变方向所产生的静态总能差值是一条类抛物线的曲线,这符合力学的胡克定律,沿着垂直方向施加应变所产生的应力值最大,这符合垂直方向自由度最大,另外两个方向自由度受限制的原因,而对于外加单轴应变对于单层黑磷带隙的调控,在zigzag和armchair方向呈线性递增的趋势,而单层砷在armchair方向拉伸有下降趋势。4)在沿zigzag、armchair和垂直方向施加单轴应变都会对单层黑磷/砷的结构产生影响,通过计算发现只有在zigzag方向和垂直方向才有负泊松比效应,单层黑磷/砷在zigzag方向和垂直方向的负泊松比值(NPR)vac=-0.087/-0.125,vca=-0.050/-0.172,我们从数据上可以看出在zigzag方向的负泊松比效应大于垂直方向,这是由于在zigzag方向的自由度较小的原因,并且砷的负泊松比效应大于磷的,我们进一步从机理上分析解释了黑磷/砷产生负泊松比效应的原因。5)对于单层黑磷和砷,在zigzag和垂直方向的单轴应变具有可逆的拉胀效应,在外加垂直电场强度为6V/nm情况下,用GGA-PBE方法计算时,可以调控使得单层P/As的负泊松比值(NPR)vac和vca相应提高22%/32%和28%/70%,对于PBE+opt B88-vd W方法所计算的结果显示,电场调控可以使得单层P/As的负泊松比值(NPR)vac和vca相应提高12%/20%和23%/35%,也就是说这两种情况下的的单层黑磷和砷均有负泊松比效应,且vd W对负泊松比有下调的影响。