本论文依托课题组承担的国家973项目(2009CB623700)和国家自然科学基金项目(50831001)，研究低维材料（纳米线，微米线，量子点等）的力学和发光性能，以及应变调控的光谱演变规律，从而发展新材料和新应用。　　为此搭建了一个结合高分辨扫描电镜、高感度阴极荧光(CL)谱仪和形变装置为一体的综合实验平台。测试了低维材料在弯曲和拉伸应变过程中的CL谱，以及相对应的力学性能参数。测试材料包括:ZnO纳米线和微米线，GaAs量子点，Si3N4和GaAs纳米线等。该实验平台有较高的测试精度及可靠性。主要结论如下。　　1.室温单轴拉伸应变下，随着ZnO纳米线尺寸减小(760到100nm)，纳米线的弹性应变量增加，近带边(NBE)发光峰的红移量增加，应变-能带系数（形变势）减小。直径为100nm的ZnO纳米线的红移量达到110 meV(ε=7.3％)。在直径小于300nm纳米线的能带-应变曲线中出现了非线性红移的特征和临界应变点。纳米线的壳-核结构造成表面和心部带隙变化的差异，是导致能带对应变出现非线性响应。　　2.室温单轴拉伸应变下，由ZnO纳米线缺陷峰和NBE峰的强度比（IDef/INBE），可以确定出纳米线能带移动的安全调制范围。　　3.在低温度拉伸应变下(85K)，ZnO纳米线的NBE带，以及激子峰(自由激子(FX)，束缚激子(D0X)，及FX的声子伴线(FX-nLO)出现线性红移，带隙均匀减小的特征。　　4.在低温(85K)下，ZnO微米线在原位拉伸-弯曲应变过程中，NBE峰及激子的能量和强度的分布出现了复杂的变化。(1)在轴向拉伸过程中，ZnO微米线截面各处的激子峰和声子伴线呈线性红移。(2)在弯曲过程中，该微米线在低应变阶段(g＜1.3％μm-1)，激子和声子伴线呈近线性移动，红移量小于相应的拉伸过程。在高应变阶段（g=1.3-2.6％μm-1），激子和声子伴线逐渐呈现出非线性移动。FX峰增强，并产生出新的强发光峰(FS)。在宽带隙压缩侧，D0X峰被抑制直至消失。调控激子能带的作用可分为:形变势占主导的低应变梯度阶段，以及能带梯度、压电效应和形变势共同起作用的高应变阶段。实验结果支持了自由激子及束缚激子在大弯曲应变作用下的变化特征。截面分辨的激子峰(FX，D0X和新强峰FS)的能量和强度分布及演变特征表明，微米线拉伸侧的发光峰强度大于压缩侧的发光峰强度，这是微米线NBE带出现整体净红移的原因。　　5.嵌入GaAs纳米线中的GaAs量子点(QDs)基于量子限域效应发射出720-780nm波长的显著强的发光谱。在5％弯曲应变调制下，QDs的能带移动达到172 meV。与电场，磁场和温度场方式相比，通过应变传递，可实现大幅度调控嵌入式QDs的发光波段。可作为一种新型的量子点光源。　　6.采用基于TEM的应变测试装置，由纳米线的高分辨像和选取电子衍射谱，较精确地求出应变Si3N4纳米线和ZnO纳米线的微区形变量。采用由ESEM-SPM集成系统改建的原位形变装置，较精确地测出纳米线的力学性能。单晶Si3N4纳米线的拉伸和弯曲应变量分别达到5.6％和10.3％。非晶Si3N4纳米线的应变量大于10％，并出现了弹性-塑性转变。　　以上对低维半导体材料的力学-光学耦合性能的研究结果表明，低维半导体材料具有高的强度和大的弹性应变范围。均匀和非均匀应变调控下的低维半导体材料，显示出大的能带移动范围，及复杂多变的光谱分布特征。这为可变能带和激子集聚型一维光电子器件，以及新型的可控纳米光源的设计和应用提供了依据，显示出良好的应用前景。