在半导体材料领域发展中,第三代半导体是以氮化镓、碳化硅为主要代表的宽禁带半导体,例如:氮化镓禁带宽度为3.4 e V、氮化硼禁带宽度为5.97 e V、氮化铝禁带宽度为6.2 e V。正是材料的宽带隙特征,使得此类半导体材料在光电子器件中具有非常重要的作用。同时,良好的导电性能和介电常数小的优势,使其在大功率、高密度集成的电子器件中也具有非常广泛的应用。因此,有关于第Ⅲ主族氮化物的研究成为半导体领域的重点研究课题之一。最初,第Ⅲ主族氮化物是以三维的形式存在且应用广泛。然而,随着科技的不断发展,人们开始合成第Ⅲ主族氮化物二维材料,研究发现低维材料会表现出与三维材料时不同的电子性质及应用优势。因此,讨论材料降维后的物理特性变化规律就变得十分必要。然而,实验方面实现二维材料可控生长还存在很多的限制,仍处于初级阶段。此时理论研究就可以起到很好地引导和探索作用,通过理论设计不同低维第Ⅲ主族氮化物结构,进行相应的电子性质的研究,为实验合成提供知识储备和导向作用。在本论文中,首先,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究新型低维第Ⅲ主族氮化物的不同结构构型和外加应力对其电子性质的影响;其次,针对材料生长过程中不可避免的引入位错缺陷这一实验现象,对低维氮化物中单层氮化铝的位错与晶界进行模拟研究,研究位错和晶界的引入对材料的电子性质的影响。最后,总结规律为实验中研究低维氮化物提供可能的理论指导。具体研究工作内容如下:（1）为解决纤锌矿相氮化物中内部静电场的问题,提供了一种有效方法,即减小厚度。研究发现,随着厚度的减小,出现了纤锌矿相向Haeckelite相的转变,Haeckelite构型是稳定结构且内部静电场几乎为零,揭示了低维氮化物的基态结构。二维Haeckelite相氮化铝对比纤锌矿氮化铝除具有能量优势以外,新型二维Haeckelite相氮化铝可以通过调整厚度,实现了带隙从3.85e V到4.76e V之间的连续可调,极大地拓宽了二维氮化铝在光电器件中的应用潜力。（2）研究外加应力对二维Haeckelite相氮化铝的几何结构及电子结构的影响。结果表明,在外加应变下,可实现间接带隙向直接带隙的转变。同时,发现二维Haeckelite相氮化铝对外加应变表现出很强的各向异性。这是因为二维Haeckelite相氮化铝在从间接带隙到直接带隙的转变过程中价带顶位置的变化是由氮原子的p轨道调控。从而指出应变的引入对带隙调控十分有效。（3）研究单层氮化铝的的位错与晶界对体系电子性质的影响。根据实验现象发现,在材料生长的过程中由于晶粒取向不同不可避免的造成位错缺陷的产生,导致材料质量降低,影响材料性质。针对这一现象,理论设计多种单层氮化铝位错与晶界的结构构型,讨论其晶界种类对电子性质的影响。根据晶界的不同类型分别设计了对称晶界和非对称晶界。研究发现在对称晶界中当旋转角度θ为48.53°时,对称晶界为金属性质。在非对称晶界,旋转角度θ为44.82°时,非对称晶界由间接带隙半导体向直接带隙半导体进行转变。结果表明,通过调节旋转角度的大小,改变晶界形貌可以实现对单层氮化铝电子性质的调控。这与石墨烯中阻碍电子运输的晶界相比,引入晶界和位错的单层氮化铝将在电子和光学领域中存在一定的应用潜力。