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本文基于DFT（密度泛函理论）中的B3LYP泛函和6-31G（d）高斯型分子轨道基组得到了SimXn（X=H、OH、CH3、O）团簇的一系列稳定结构,并对其相关光学和磁学性质进行了研究,为进一步硅团簇表面功能化的液体或纳米颗粒的微环谐振腔传感器的模式研究提供了可能。主要包括以下内容:计算了混合型硅团簇的基态结构、态密度分析、自然键轨分析、HOMO-LUMO、UV-Vis光谱发现混合型硅团簇暴露在氧气、水、乙醇蒸气的环境下,其表面有可能形成的稳定结构是Si=O双键的形式,考虑到这些混合型硅团簇不具有非常高的对称性,我们用合适大小的团簇作为研究对象,这样来模拟硅团簇表面结构对其性质的影响能大大的缩短我们的计算时间。基态结构的相互作用能SiO（-9.78eV）<SiOH（-4.77eV）<SiCH3（-3.78eV）<SiH（-3.66eV）和键长SiO（1.5440?）>SiOH（1.5006?）>SiCH3（1.4957?）>SiH（1.4926?）表明混合硅团簇的表面结构具有Si=O双键结构。态密度分析得到的能隙Eg次序为SiO（3.64eV）<SiOH（6.50eV）<SiCH3（7.39eV）<SiH（7.76eV）,能隙越小说明受激辐射越有可能发生,因此也证实了Si=O双键结构可能是激发后的硅团簇的表面结构。用自然键轨分析得到了不同官能团饱和的硅团簇的电荷分布情况,从电子云分布发现Si=O双键结构的电子转移最强,同时也说明Si=O双键结构在团簇表面存在的可能性较大。HOMO能量次序为EHOMOSiO（-6.98eV）>EHOMOSiOH（-7.13eV）>EHOMOSiCH3（-7.46eV）>EHOMOSiH（-7.78eV）。HOMO能量越高说明该团簇活跃性高,越有可能在激光辐照下发出荧光,这为该结构可能存在光辐照下发出荧光的硅团簇表面提供了理论支持。偶极距计算表明,具有Si=O双键结构的团簇偶极距最大,这与该结构最大的相互作用能一致。此外,基于上述方法还对不同官能团饱和的硅团簇进行了研究。另一方面,可以利用此团簇的表面化学键和其他具有某种特定功能团的分子键合,实验对特定分子的检测。该文使用时域有限差分算法对微环腔内覆盖高折射率的内嵌硅团簇的二氧化硅薄膜的环形谐振腔的液体折射率传感和颗粒传感进行了理论建模和仿真,结果表明此微环谐振腔的共振波长随腔内物质折射率的升高而增加,腔内物质折射率为1.48时的灵敏度为28.5 nm/RIU（折射率单位）,对应的实验灵敏度为22nm/RIU,腔内物质折射率增大到1.715对应的最大灵敏度为88.8 nm/RIU。把此微环谐振腔应用于3微米的单颗粒模型检测,考虑此颗粒的本征模式和颗粒散射光与无颗粒时微环腔内形成的驻波耦合,原有的共振模式发生劈裂,利用此方法对纳米颗粒的大小和数量进行了检测,模拟结果和设计颗粒的大小和数量符合很好。上述研究为微环谐振腔的液体传感和特定的纳米颗粒的传感器设计和制备提供了较好的参考价值,为进一步研发单颗粒多颗粒,甚至单原子检测提供了可能。