硅烯是二维材料中一个非常有研究意义的研究体系,不仅因为它本身具有的独特电子性质,而且能够通过吸附、掺杂等原子层面的修饰手段对其电子结构进行设计和改性。本文主要利用基于第一性原理的密度泛函计算方法,对不同种类的金属原子(碱金属、碱土金属、以及过渡金属)吸附在硅烯表面的几何结构、电子结构以及扩散性质进行了系统研究。研究表明,碱金属原子锂(Li)、钠(Na)、钾(K)在硅烯表面最稳定的吸附位置都是空位,随着原子半径的增大,锂、钠、钾的吸附高度单调递增,而吸附能却先减小后增大。碱土金属铍(Be)、镁(Mg)原子的稳定吸附位置为顶位,而过渡金属钒(V)的稳定吸附位为桥位。钠原子的吸附使硅烯在电子结构上呈现出金属性。与完美的硅烯的情况相比,具有单空穴缺陷的硅烯结构对称性遭到破坏,能带结构中的狄拉克点已经完全消失。吸附在这个缺陷硅烯上的钠原子占据了缺失硅原子的位置,这意味着它的稳定吸附位是一个更大的空位。扩散研究确定了钠在硅烯表面扩散的最佳路径,并得到了钠在完美硅烯上的扩散势垒大约是0.25eV,而在单空穴缺陷的硅烯上的扩散能垒为1.44eV,比在纯硅烯上增大了多倍。所以说,空穴缺陷对硅烯电子性质的影响比吸附原子要明显许多。最后,我们研究了外加应力对硅烯的影响,分别给完美硅烯加上单轴和双轴的拉伸应力,随着单轴拉应力的增加,硅—硅键长和六元环间的夹角都增大,皱褶度变小,同时硅烯的电子特性在发生改变。当拉应力增加到8%时,硅烯的狄拉克电子特性消失。