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随着近几年物联网的快速发展,便携式电子器件已经全面布局在各个领域。组成物联网的微型电子器件都需要微型能源供电,一般会用寿命有限且会对环境造成危害的化学电池,但是电池的管理和回收是一个亟待解决的问题。2006年,王中林院士发明的压电纳米发电机（PENG）具有能够将环境中的机械能转化为电能的特点,并且这种能力与时间和地点无关,表现出极强的环境适用性。因此,PENG尤其适合解决物联网中微型电子器件的供电问题,这为自驱动传感器的发展提供了新的解决方案。迄今为止,对PENG的研究已经取得丰硕的成果,但是制备环境友好型和高性能的PENG仍是目前的主要研究方向。2010年,王中林院士提出压电光电子学效应,其原理主要是利用压电势调节界面处的能带结构,从而有效调控界面或结区处的载流子输运行为,以制备具有高性能和高灵敏特点的新型自驱动光电子器件。压电光电子学已经在传感器、微机电系统和人工智能领域产生重要影响。因此,基于压电势所提出的PENG和压电光电子学两大研究领域对未来物联网的发展起着重要的作用。本文通过掺杂制备钛（Ti）钐（Sm）共掺杂铁酸铋(Bi0.84Sm0.16Fe0.84Ti0.16O3,BSFTO)以改善其压电性,并通过制备三维互连压电填料,成功地提高了PENG的输出性能;其次,制备镧（La）掺杂铁酸铋(Bi0.85La0.15FeO3,BLFO)铁电薄膜与氧化锌（ZnO）纳米线阵列,制备成BLFO/ZnO异质结,通过压电光电子学效应和铁电极化调节BLFO/ZnO异质结的光电性能。主要研究内容如下:（1）在第一个工作中,我们通过制备BSFTO以改善铁酸铋（BiFeO3,BFO）的压电性能,并利用三维互连压电填料的高应力传递能力制备出性能更好的PENG。三维互连压电填料有效地克服了目前基于压电陶瓷颗粒制备的压电复合膜的主要问题:较低的应力传递能力和颗粒聚沉。COMSOL多物理场软件仿真结果以及实验结果进一步证明了三维互连压电填料增强了应力传递能力。经过测试,最佳的开路电压（VOC）和短路电流（ISC）分别为16 V和2.8μA。与基于未掺杂且不具备三维互连结构的BFO制备的PENG相比,VOC和ISC分别提高了约5.3和5.6倍。因此,该PENG可以通过简单的整流电路有效地回收利用并存储微小的机械能。另外,采用压电信号作为触发信号设计了自驱动机械传感系统,并应用于消防安全,有望减少火灾造成的人员伤亡。我们相信这项工作建立了一条制备高性能柔性PENG的绿色途径,并有望进一步促进PENG在机械传感系统应用中的快速发展。（2）在第二个工作中,同样基于压电势这一物理基础,通过同时施加应变和外电场极化,利用压电光电子学效应和铁电极化成功增强了BLFO/ZnO异质结的光电性。BLFO/ZnO异质结的VOC和短路电流密度（Jsc）从零应变的下的0.379 V和0.271 m A/cm2,最终在-2.3%压应变与+10 V脉冲电压极化下增加到了0.411 V和0.419 m A/cm2,这与零应变下的测试结果相比,提升了约8.4%和54.6%,器件响应速度大幅下降,有望应用于光电探测器。为了更深入的分析BLFO/ZnO异质结在加应变与正向电场极化条件下性能增强的原因,我们分析了BLFO/ZnO异质结的能带图,提出了一个合理、可行的解释。同时也通过COMSOL对ZnO纳米线阵列的压电势和BLFO/ZnO异质结能带结构进行了仿真计算,实验结果和仿真计算一致。本工作提高铁电半导体异质结的光电响应的同时,还拓宽了极化电子学器件的研究思路。