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本文采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对块体、硅基外延生长和应力作用下的BaSi2以及Ba1-xMxSi2(x=0.125)(M=Sr、Ga、In)的电子结构及其光电子特性进行了详细的计算。计算了块体BaSi2的电子结构和光学性质。计算结果表明：BaSi2为间接带隙半导体,带隙值为1.086eV；其能态密度主要由Si的3s,3p及Ba的6s、5d态电子构成；复介电函数的计算表明BaSi2具有各向异性的性质,吸收系数最大峰值为2.67×105cm-1,折射率n0为3.35。计算了异质外延关系为BaSi2(100)//Si(111),取向关系为BaSi2<001>//Si<110>的外延稳定状态下BaSi2的电子结构和光学性质。计算结果表明：当晶格常数0.874nm≤a≤0.878nm(?)时,BaSi2的能带结构始终是间接带隙,晶格常数为0.876nm时,BaSi2处于稳定状态,其对应的带隙值为0.9099eV,小于块体带隙值,价带的态密度主要由Ba的6s、5p态电子构成；导带的态密度主要由Ba的5d、5p态和Si的3p态电子构成,静态介电常数为12.270,折射率为3.503。计算了应力作用下的正交相BaSi2的电子结构和光学性质。计算结果表明：等方向的压力造成了晶格常数的线性变化。当晶格常数从107%、100‰、93%依次变化时,其对应的带隙值为逐渐线性减小,受带隙变化的影响,表征光学性质的介电函数、复折射率、吸收系数等响应向高能量范围漂移。计算了Ba1-xMxSi2(x=0.125)(M=Sr、Ga、In)的几何结构、能带结构和光学性质。结果表明杂质原子对Ba原子的取代造成晶格畸变,替代不同杂质时原子的置换位置具有择位性,Sr、Ga、In替代时原子的置换位置为BaI位的Ba原子。Sr替代Ba原子后,BaSi2的带隙类型没有发生变化；Ga、In替代Ba原子后费米面向导带偏移,BaSi2导电类型变为n型。不同原子替代后的Ba1-xMxSi2静态介电常数ε,(0)和折射率no的值都变大了；ε2第一峰值的出现位置、吸收谱、复折射率、反射率和光电导率都向低能方向移动；Sr、Ga、In的替代使得能量损失函数的最大峰值向高能方向偏移,而Sr的替代使得其最大峰值却大大地减小了。