碳纳米管的发现和石墨烯的合成标志着低维维材料正式问世。相比于块状材料,其具有独特的结构特征和优良的物理特性,已经引起研究人员广泛的关注。随着越来越多的二维材料在实验上成功合成,第一性原理计算为二维材料的探索和预测提供了理论基础。其中,Ⅲ-Ⅴ（Ⅵ）族化合物材料性质优异,可以广泛地应用到电子器件、光电探测、太阳能和催化等领域。因此,在设计微纳米光电器件时,探究低维纳米材料的光电性质十分关键。基于密度泛函理论,本文采用第一性原理系统地计算了由二维纳米材料SiH、GaSe和InSe构建的范德瓦尔斯（vdWs）异质结的太阳能制氢（STH）性能,以及X（X=Zn,Ga,Ge,As,Se）对一维InP纳米线的掺杂效应。论文系统地计算了Ⅲ-Ⅴ族二维单层材料（GaSe、InSe）和硅氢（SiH）三种材料的结构性质、电子性质和光学性质,详细的分析了电子特性,讨论了它们的光学性质。其次,构建了 vdWs异质结SiH/GaSe和SiH/InSe,研究了它们的结构稳定性、电子结构和光学性质。系统的分析了异质结SiH/GaSe和SiH/InSe的能带对齐和电荷转移,以及在光催化水裂解过程中太阳能制氢效率,讨论了包括外加电场和双轴应变对异质结电子结构的影响。结果表明,相比于单层材料,异质结在可见光和近紫外光区域内的吸收范围和吸收强度显著提升。并且这些光吸收能力有利于提升太阳能制氢效率。同时,异质结的能带对齐可以提高载流子的迁移率和光催化活性的效率。此外,异质结的带隙和带边结构也可以通过外加电场和双轴应变进行有效调节,为提高光催化性能提供了 一种可能性。最后,研究了缺陷结构对纤锌矿InP纳米线电子和光催化性能的影响。替代和间隙掺杂（XIn,XP,Xin,X=Zn,Ga,Ge,As,Se）的结果表明,ZnIn和GaIn掺杂诱导受主能级,GeIn、AsIn和SeIn掺杂诱导施主能级。Gain、Gein、Asin和Sein掺杂则同时诱导产生受主能级和施主能级,从而形成杂质带的桥接效应和轨道杂化。吸收光谱表明,在次表面层XIn和XP掺杂后它们的光吸收呈现增长趋势。同时,核心层XIn和XP掺杂后的吸收强度则低于原始InP纳米线的吸收光谱强度。因此,纳米线光吸收能力可以通过在次表面层中替代掺杂XIn和XP,或间隙掺杂Xin来改善。