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皮肤是人类免受外界伤害的第一道屏障，也是人类感知外界、获取信息、学习进化的重要媒介。皮肤拥有世界上已知最复杂也最精细的传感网络，能同时检测并区分人体遭受的各种刺激，如温度、湿度、压力、应变甚至疼痛，进而把信号传输至大脑神经系统，指导人类做出相应行动。电子皮肤(E-skin)是通过材料创新和结构设计，以电子器件的形式模拟和实现人类皮肤的各种属性，进而满足未来科技应用的科学技术，对人工智能、人机交互、智能仿生和物联网的发展具有重大影响。 相对于温度和湿度传感，电子皮肤的触觉传感能够实现对接触物体外部形状（如几何结构、空间位置、物体姿态、表面纹路、粗糙度等）和表面性质（如光滑度、硬度、材质等）的检测和识别，进而调整抓取物体的动作和施加于物体的力，是电子皮肤研究中最活跃、发展最迅速、影响最广泛的研究领域。触觉传感的实现离不开高空间分辨率、高灵敏度和快速响应的压力/应变传感器。本论文针对目前电子皮肤研究中压力/应变传感器的空间分辨率低、微小应变检测灵敏度差和响应时间长等问题，基于压电半导体纳米线（纳米棒）和微裂纹结构金属薄膜，组装高空间分辨率、高灵敏度和快速响应的压力/应变传感阵列器件，实现对压力或应变分布的检测及成像。本论文主要研究工作及取得的创新性成果如下: 1.利用水热合成法成功制备了大规模硫化镉(CdS)压电半导体纳米棒阵列，组装出应力敏感的CdS纳米棒/p-型有机物p-n结发光二极管(Light-emitting diode，LED)器件。结合压电光电子学效应，实现对压力分布的高分辨传感和可视化成像。器件对压力成像的空间分辨率高达1.5μm，远优于人类皮肤的空间分辨率(40μm)。 2.鉴于有机半导体稳定性普遍较差，利用等离子增强化学气相沉积技术(PECVD)在CdS纳米棒表面沉积二氧化硅(SiO2)纳米绝缘层以取代p-型有机物，得到CdS@SiO2核-壳结构。基于CdS@SiO2核-壳结构，组装Au-SiO2-CdS金属-绝缘体-半导体光发射器件。由于全无机材料体系和核-壳结构的共同作用，器件的稳定性和光发射效率得到明显改善。 3.CdS纳米棒毒性较大，生长温度较高(200℃)且其生长难以控制，导致无法获得图案化的柔性CdS纳米棒/p-型有机物p-n结LED阵列。结合低温水热合成法(80℃)和微纳加工工艺，成功在柔性基底上制备无毒的、图案化的ZnO压电半导体纳米线阵列，进而组装得到柔性的、图案化的ZnO纳米线/p-型有机物p-n结LED阵列，并实现了压力分布的可寻址、高空间分辨率、可视化检测及成像。 4.鉴于在CdS纳米棒/p-型有机物和ZnO纳米线/p-型有机物p-n结LED中，CdS纳米棒和ZnO纳米线既是压力传感单元又是发光中心，不利于获得高发光效率和调控发光颜色，直接影响压力分布光信号的输出和记录。实验中将有机发光二极管（Original Light Emitting Diode，OLED）和图案化ZnO纳米线阵列相结合，制备了ZnO纳米线/OLED光发射阵列器件。器件的光发射中心为高效率的OLED层，通过调节OLED的结构和组分，能够轻易地改变器件的发光颜色，分别具有红、蓝、绿发光颜色的图案化OLED阵列器件被证明。ZnO纳米线作为器件的压力传感单元，通过受压时产生的压电电势调节器件的能带结构，进而实现对OLED发光亮度的控制。ZnO纳米线/OLED器件优异的压力传感性能和可控的发光颜色，为电子皮肤中个性化、多样化、美观化压力传感的实现打下坚实的基础。 5.基于微裂纹结构的金属薄膜，制备出一种柔性的、高灵敏度的和快速响应的应变传感器。得益于传感单元的微裂纹结构，器件对微小应变(0-1％)具有极高的探测灵敏度，在0.93％应变下的增益因子高达5000，响应时间为137ms。传感器可以作为可穿戴电子器件实现对人体非关节处微小应变的检测及分布成像，同时能够作为可穿戴防干扰声音识别系统，实现复杂噪音环境下的声音识别。