本文研究了半导体材料的非电离能损(NIEL)和半导体器件的位移损伤效应。位移损伤的度量指标为位移损伤剂量(DDD)，即非电离能损(NIEL)与粒子注量的乘积。欲得半导体器件的位移损伤响应与DDD的关系，需研究半导体材料的NIEL和半导体器件参数变化与粒子注量的关系。 首先计算了电子入射硅、锗、砷化镓材料的经典NIEL。经典NIEL值在高能区域与器件参数有良好的线性关系，但在低能区域呈现二次关系。其原因是低能区域位移损伤的微观机制是复杂的多体问题，基于二体碰撞近似(BCA)的经典NIEL模型并不适用。故借助分子动力学(MD)模拟的结果，阐明低能区域复杂的位移损伤产生机制，并用其更精确的位移原子个数来修正经典NIEL，得出在最新模型和数据下的0~200MeV电子的NIEL值，及缺陷数量、林哈德因子和微分散射截面等信息。 随后用1.8MeV的电子、60Coγ辐照p-i-n光电二极管和LED，测得p-i-n光电二极管在不同辐照偏置下的辐照响应，观察到正偏辐照会引起注入退火的现象。通过测量p-i-n光电二极管的I-V曲线、LED的光强找到了位移损伤的敏感参数，即p-i-n光电二极管的在正向脉冲电流下的电压值、反向偏压下的暗电流值和LED的发光强度，并得到了这些敏感参数在电子注量为1E14 e/cm2~1E17 e/cm2范围内随电子注量的变化规律。从I-V特性上得出位移损伤产生的缺陷在正向偏置的p-i-n光电二极管中起到俘获载流子的作用，在反向偏置时起到产生载流子的作用。从C-V特性得出缺陷具有补偿载流子的作用。LED的光电流衰减表明了位移损伤引入的缺陷使LED的非辐射复合作用增强，从而降低了LED的发光效率。在光谱中发现了红移现象，通过分析追溯到电阻率在辐照条件下变大是光谱红移的首因。此外在高注量电子辐照条件下，光谱中大于峰值波长的区域产生了新的峰值，说明产生的缺陷参与了辐射复合的过程。 通过比较p-i-n光电二极管在60Coγ与电子辐照的敏感参数变化，即正向脉冲电流下的电压值、反向偏压下的暗电流值与电子注量的关系，可看出p-i-n光电二极管对电离损伤不敏感，且60Coγ不能造成明显的位移损伤，故其参数退化是由位移损伤引起的。并建立了位移损伤敏感参数与位移损伤剂量(DDD)的关系。