半导体光电器件的发展已从传统的晶体材料半导体、量子限制结构半导体到现在复杂结构的半导体器件，其发展过程都离不开对能带结构的调节设计及实现手段的开发。从量子限制结构、应变工程到柔性器件，半导体作为一种智能人工材料，其每一次跨越式发展就代表了设计自由度的提高。针对近年来的热点工作，本论文主要在如下方面开展研究:　　通过自编软件进行采用应变材料、量子阱结构材料的光电器件的光电特性模拟，并结合力学有限元模拟对应变加载和光电效应之间的作用进行分析。具体包括对量子阱材料的稳定快速数值解法推导和实现;对应变硅锗量子阱的光电性能进行了自洽分析;对柔性基底的刚性半导体进行应变加载，并进行了数值分析。本文的主要成果包括:　　1、综述了半导体及微结构的主要机理和发展过程，并引入应变半导体的简介和可延展柔性无机半导体的研究。明确了论文的研究背景和研究思路。　　2、具体介绍了本论文工作中采用的理论方法，从晶体能带的薛定谔方程微扰求解出发，详细介绍了考虑应变的有效质量理论，及其实空间求解的数值方法。　　3、详细讨论了有效质量理论的数值求解中的不稳定问题，总结了引起不稳定性的几大因素，并获得具有稳定边界条件、可用于微结构的薛定谔方程哈密顿量。　　4、针对稳定边界条件的哈密顿量，推导了去除其不稳定性的有限差分方法，并采用本论文的方法计算了实际器件中的能带结构。得到了高效稳定的数值求解方法。　　5、详细讨论了重掺杂型应变硅锗量子阱中的光电特性问题。针对改善硅基光电器件性能的应变和掺杂方法，采用了薛定谔-泊松方程联立迭代计算。结果表明，载流子屏蔽效应对光电性能有很大的影响，得到了更为精确的掺杂-应变-光电性能的关系。　　6、讨论了结合可延展柔性无机半导体器件中的设计，利用应变集中结构和界面黏附作用，研究了强耦合作用下单轴拉伸的半导体条带中的应变分布。得到了一块均匀的大应变加载区域。　　7、研究了针对不希望应变加载的弱耦合结构，采用了三维翘曲结构，使得器件在变形过程中不发生应变集中、也不容易碰撞，获得具备高占空比和高可延展性的光电器件结构。