二维宽带隙半导体是高温,高功率以及高频率器件的理想选择。相比于二维窄带隙半导体,它具有更宽的带隙,更好的热导性和更高的击穿场强。这些优势使得二维宽带隙半导体在极端环境下应用时,性能更优于二维窄带隙半导体的性能。在本篇论文中,我们首先介绍了二维宽带隙材料的发展历程,接着介绍了研究时使用的相关理论知识和计算方法。最后在第三章至第五章介绍了本次研究的三个工作内容,我们预测了一个超宽带隙半导体Ca FCl,一个宽带隙半导体Pb FCl和一个超宽带隙半导体Ba FCl。并探索了他们的稳定性及电光学性质。具体内容如下:(1)基于第一性原理计算,我们设计了具有良好力学及热学稳定性的二维超宽带隙半导体Ca FCl。其体相结构中层与层之间是范德华力作用,通过机械剥离或液相剥离等方法可以比较容易得到单层、双层及多层的低维结构。单层Ca FCl是超宽带隙半导体,能隙宽度为5.97 e V。通过应变工程调节,可以调控直接带隙向间接带隙转变。随着层数的减小,Ca FCl的带隙宽度线性增大,并且发生了直接带隙向间接带隙的转变,表明该体系中存在非常强的量子限域效应。此外,它在紫外及深紫外光区域存在很强的光吸收能力,在光电器件领域具有一定的应用潜力。(2)体相Pb FCl早在1932年已经被成功制备,其具有范德华层状结构和较宽的带隙。我们模拟了单层Pb FCl的剥离过程,证明单层的剥离能约为0.21 J/m~2,且单层结构具有良好的热力学稳定性。单层Pb FCl是具有3.20 e V的间接带隙半导体,在紫外光谱区域表现了强吸收。基于第一性原理分子动力学的计算表明单层Pb FCl在1000 K的温度下可以保持结构完整性,表明其具有在高温环境下应用的潜力。计算得到了较小的空穴(0.34)和电子(0.13)有效质量,说明单层Pb FCl具有较高的载流子迁移率和较好的导电性。此外通过应变调控和层厚变化可以有效的调节它的能带结构。结果表明单层Pb FCl在光电子器件领域有着潜在的应用前景。(3)我们预测了可剥离的单层Ba FCl结构,模拟得到的单层Ba FCl是具有5.58 e V的间接超宽带隙半导体材料。它具有较小的层间结合能,表明在实验上剥离出单层结构是可行的。通过结合能和声子谱的计算证明了它具有良好的动力学稳定性。施加外部应变或外加电场,可以有效的调节它的带隙。在单轴压缩应变大于2%或双轴压缩应变大于4%时,单层Ba FCl由原本的间接带隙半导体转变为直接带隙半导体。在0.8 V/?的电场作用下可以实现单层结构由半导体向金属的转变。此外,单层Ba FCl在深紫外光谱中表现出较强的光吸收能力。这些结果使单层Ba FCl成为一种可应用于柔性纳米电子和光电子器件的二维纳米材料。