压电子学(piezotronics)与压电光电子学(piezo-phototronics)自2006年相继被提出之后，两个领域在近十年中取得了巨大的发展。该领域的提出使得基于一维和二维纳米材料的压电子学/光电子学器件在能源收集、人机智能界面、微机电系统以及主动式传感等领域产生了重要的应用。目前压电电子学和压电光电子学的理论框架的建立主要是以经典物理模型为前提。随着器件特征尺寸的不断减小，量子效应对于器件性能的影响突显的越发重要。然而，基于目前压电电子学/光电子学理论框架，还无法将各种量子效应考虑进去，如能级的分立和电子波函数的局域性。因此，关于构建量子效应下压电电子/光电子理论框架，并以此为基础设计开发新型压电电子/光电子器件成为了亟待解决的问题。　　本论文基于量子力学中的微扰理论，分别研究了压电电子学效应对于二维材料中弹道输运的影响，以及提出了量子阱中压电光电子学的基本理论框架，进一步阐明了量子结构中压电光电子学效应对光子跃迁过程的影响。在此理论基础上，我们拓展了压电光电子学效应的应用，并提出了压电光电子学效应与等离子激元的耦合效应。本论文的工作主要可以分为以下几块:　　1.压电电子学效应对单层MoS2中弹道输运调节的研究　　本论文基于玻尔兹曼传输理论，通过解析分析和数值模拟的方法对单层MoS2压电晶体管中的弹道电流调节机制作出了理论解释。通过解析推导表明，单层MoS2压电晶体管中弹道电流的大小与压电极化电荷之间存在指数变化关系。通过数值结果表明，当外应力从-0.8％的压缩应变变化到0.8％的拉伸应变时，弹道电流增大了近三倍，并且趋势与解析推导的结果相一致。该工作不仅可以很好地解释单层MoS2晶体管中的压电电子学效应，而且为将来新型二维压电晶体管的设计提供了理论依据。　　2.量子阱中的压电光电子理论　　本论文结合量子力学中的微扰理论，提出了量子阱中压电光电子学效应的自洽理论模型。在该模型的理论框架下，我们以InGaN/GaN单量子阱和多量子阱为例，研究了能带结构以及电子和空穴波函数在不同外应变下的分布，从而实现压电光电子效应对电子-空穴带间辐射复合过程的调控。这是因为在外应变作用下，由于InGaN/GaN晶格结构具有压电特性，导致在GaN两端和InGaN/GaN界面处产生了净极化电荷。在该极化电荷的作用下，InGaN/GaN量子阱中的能带倾斜，导致在电子和空穴波函数发生相对位移，从而改变了电子-空穴波函数的空间积分，因此影响了电子，空穴带间辐射复合过程。为了进一步验证理论模型的正确性，我们还测量了InGaN/GaN量子阱的光致发光(PL)，并发现计算结果可以很好地符合实验结果。另外利用该模型方法，我们还进一步研究了不同参数，如量子阱宽，组分比以及掺杂浓度对InGaN/GaN量子阱中压电光电子效应的影响，从而实现对其参数的优化。　　3.压电光电子效应与等离子激元耦合效应的研究　　为了研究压电光电子效应与等离子激元耦合效应，本文设计了表面覆有纳米银颗粒的InGaN/GaN量子阱结构，并通过施加外力测得了InGaN/GaN量子阱的PL发光变化。通过PL光谱我们可以发现，通过压电光电子效应，裸InGaN/GaN量子阱PL发光的最大增强幅度可以达到52.8％，纳米银颗粒中局域等离子激元作用对InGaN/GaN量子阱PL发光的最大增强幅度可以达到10.9％，然而在相同的外应力条件下，我们发现表面覆有纳米银颗粒的InGaN/GaN量子阱的PL发光的最大增强幅度达到了104.2％。通过比较分析PL发光增强幅度的不同，我们可以证实存在压电光电子效应与等离子激元耦合效应。另外，有限元分析和多带k·p计算也进一步证实了我们对耦合机制的解释。