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钙钛矿型(AB03)铁电纳米结构由于其独特的结构特征和丰富的物理化学性质,在高灵敏传感、高密度存储以及力-电-光耦合器件等领域备受关注。深刻揭示钙钛矿铁电纳米结构,特别是一维钙钛矿纳米材料结构与性能的关联,对于钙钛矿铁电纳米结构的性能优化与纳米器件的应用具有重要的指导意义。本论文首先概述了钙钛矿铁电氧化物的结构特点,铁电性及其研究历史；介绍了上转换发光机理、稀土离子和基质材料的选取原则；总结了钙钛矿铁电氧化物作为基质材料的优势；提出了借助铁电极化调控稀土离子上转换发光性能的新途径。针对以往研究中稀土离子的A位或B位掺杂不可控,从而无法揭示稀土离子掺杂位置和所处化学环境对其上转换发光性能的影响规律这一科学问题,本文首次提出利用水热法结合固态相变法制备单一A位或B位Er掺杂前钙钛矿相(pre-perovskite)或钙钛矿相(perovskite)钛酸铅(PbTiO3,PTO)单晶纳米纤维的合成方法；系统研究了掺杂位置、四方性和自发极化对Er3+离子上转换发光性能的影响。另一方面,对Er2Ti2O7-PbTiO3(ETO-PTO)和Tb2Ti2O7-PbTiO3(TTO-PTO)复合纳米纤维的生长机理、界面结构及其荧光性能进行了系统研究。本文主要创新性与结果如下：(1)采用高分子PVA辅助水热法并结合固态相变法,首次成功制备了一系列浓度(0-4 mol%)的Er掺杂前钙钛矿相和钙钛矿相PTO单晶纳米纤维,其直径为300 nm左右,并且沿[001]方向生长。研究结果表明,在前钙钛矿相PTO单晶纳米纤维中,Er3+离子取代了Pb2+离子的位置,而在钙钛矿相PTO单晶纳米纤维中,Er3+离子取代了Ti4+离子的位置。并且,在一定掺杂浓度范围内(0-4 mol%),Er3+离子的掺杂位置保持不变。(2)对上述材料的光致发光和上转换发光的系统研究表明,在Er掺杂前钙钛矿相PTO单晶纳米纤维中,取代了Pb2+离子位置的Er3+离子没有产生光致发光和上转换发光,这可能是由前钙钛矿相PTO单晶纳米纤维的STE作用所导致的。与此相比,在Er掺杂钙钛矿相PTO单晶纳米纤维中,取代了Ti4+离子位置的Er3+离子出现了光致发光和上转换发光,其位于524 nm,555 nm的绿光发射和670 nm的红光发射与Er3+离子的特征发光相对应。这些结果充分说明基质的化学环境对Er3+离子的光致发光和上转换发光有明显的调制作用。(3)利用原位XRD和原位上转换发光测试系统研究了Er掺杂浓度为4 mol%的钙钛矿相PTO单晶纳米纤维的结构变化及其上转换发光性能。研究结果表明：当温度从50 K升高到300 K,该纳米纤维的c/a值从1.068(0)减小到1.062(5),Ti-O键的键长差从约1.15 A降低到约1.04 A；与此相对应的Er3+离子位于523 nm的上转换绿光发射强度增强约43倍而位于656 nm的上转换红光发射强度升高了约8倍,其对应的上转换发光寿命基本保持不变,分别为130±10μs和270±10μs。提出了在Er掺杂钙钛矿相PTO单晶纳米纤维中,低能E(1TO)声子辅助Er3+离子的上转换发光过程是产生以上现象的可能机制。(4)采用自模板法并结合水热法和固态相变法,成功制备了ETO-PTO和TTO-PTO复合纳米纤维,其直径为300nm-600nm,长度几十到几百微米。其微结构研究结果表明,烧绿石相ETO和TTO单晶纳米颗粒能通过形成具有较大晶格畸变的高质量异质结界面而均匀地生长在PTO纳米纤维的表面。通过控制水热反应时间研究了TTO-PTO复合纳米纤维的结构变化,提出了其可能的溶解-重结晶水热生长机制。(5)对不同煅烧温度处理的ETO-PTO复合纳米纤维的结构以及光致发光和上转换发光性能的系统研究表明,提高煅烧温度能够促进无序结构异质结界面的形成,并且这种界面结构的生成能够有效的提高ETO-PTO复合纳米纤维的光致发光和上转换发光强度。