众所周知,由于锗（Ge）的吸收系数较高,Ge成为近红外波段光电探测器的常用材料。然而即便引入面内拉伸应变,它仍然未能做到覆盖整个L带。锗锡（Ge Sn）作为一种三五族合金,可以通过调整锡（Sn）的成分或应变工程来调节其带隙,从而在实验上吸收带可扩展至U带或在理论上接近4μm。然而,它们都不能将截止波长进一步扩展到整个中红外（MIR）范围。近年来,包括石墨烯、过渡金属硫化物和黑磷（BP）在内的二维材料被认为是新型电子和光电器件所需的未来材料。其中BP的带隙为直接带隙,并可通过改变层数将带隙从0.3 e V（体材料）调整到2 e V（单层）。因此,从理论上讲,改变BP层数有助于实现超宽带光谱上的光学检测。然而,如何在实验和实际设备制造中准确控制BP层数依旧是一个挑战。此外,还有相当广阔的空白MIR谱有待填补,例如大于4μm的光谱。由于和其他体材料相比二维材料在应变作用下具有良好的保持完整性的能力,所以对于大多数光电材料而言应变工程是一个将带隙进一步减小到较小值的令人振奋的方法。特别是对BP来说,由于它超强的灵活性以及比其它二维材料小一个数量级的杨氏系数,因此在理论上它能承受高达30%的拉伸应变,这比如石墨烯的其他二维材料要高。通过施加面内应变或垂直应变,我们可以连续调节带隙,从而引起半导体-金属转换（SMT）以及有效质量的大幅变化。因此,这个独特的能带调节机制暗示了光电器件的巨大潜力。值得注意的是,由于这个优异的性能,BP在光电探测器的广泛应用引起了许多关注。然而到目前为止,还没有将光吸收谱扩展到MIR范围的专门研究。在本文中,我们首先设计研究了单轴应变BP和双轴应变BP光电探测器。利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,我们比较了分别沿armchair和zigzag方向的不同应变作用下的5层黑磷能带结构。另外,我们模拟光场强度来确定BP层的光吸收。应变5层BP光电探测器的截止波长被扩展到中红外波段,且响应度达到了66.29A/W。因此,应变黑磷光电探测器为新型中红外光电器件的实现提供了新的途径。本文还对比研究了集成有条形波导和脊形波导的黑磷光电探测器的光学特性。通过光场强度和光吸收谱,我们得出条纹波导对提高黑磷光电探测器的光学吸收有较好的效果。当施加不同的应变时5层BP的能带结构经历了直接-间接-直接带隙转变和半导体-金属的转变（SMT）。因此,应变BP光电探测器的截止波长和响应率分别可以达到3.76μm和0.48 A/W。总之,集成有波导的的中红外波段应变黑磷光电探测器可能促进未来基于二维材料的新型光电器件的潜在应用。最后,本文研究了基于硅微盘的14层BP光电晶体管的回音壁模式（WGMs）。我们对覆盖有和没有覆盖BP的耦合有波导的微盘谐振腔透射谱进行了分析,并确定了谐振腔的谐振波长。然后,我们利用有限元法模拟了BP对硅微盘谐振腔的WGMs电场分布的影响。此外,我们利用耦合模理论进一步分析了覆盖有BP的Si微盘谐振腔的强光吸收。而且,该光电晶体管还拥有度约为328.1 A/W的峰值响应度以及约为466.6 cm² V^-1 s^-1的高场效应迁移率。我们设计的器件为利用光学微谐振器实现近红外（NIR）波段BP光电子器件提供了可行的方法。