中文摘要：

本项目旨在利用课题组新发展的纳米操纵技术，在扫描电镜中对半导体纳米线/薄膜实施应力加载，实现原位动态监测电荷输运性能的变化，研究不同应变状态下半导体纳米线/薄膜的导电性能的变化；并利用透射电镜原位原子尺度研究相应半导体纳米薄膜不同应变下结构的演变过程，开展半导体纳米线/薄膜应力加载下准原位的结构/力学/电学性能三者相互关联的深入研究。课题组过去的研究表明，半导体纳米线可以发生大的室温塑性变形行为，因此本项目将关注半导体纳米薄膜在弹性极限后，结构会如何转变，是否会有缺陷的产生（如位错/层错/晶粒转动等），从而引起一定的塑性变形行为；进而研究缺陷的产生，对半导体纳米线/薄膜电学性能有着怎样影响。纳米器件由于其极小的尺寸，很容易受外力或热效应的影响，使其处于应力加载的状态。因此研究半导体纳米材料应力加载下的电学输运性能的变化，对于更好的设计/应用纳米器件提供了基础性的数据支持。

结论摘要：

本项目主要以半导体纳米材料为研究对象，在透射和扫描电镜中，发展表征测试技术与方法，实现对单体纳米材料应变加载下的电荷输运以及其它物理性能与结构演变的关联性，考察不同应变（单轴拉伸、压缩以及弯曲）加载对半导体纳米材料电学输运性能的影响；揭示尺寸效应、晶体学取向等对应变加载下纳米材料的物理性能的影响；在透射电镜中揭示半导体纳米材料弹塑转变过程中的原子尺度机理。同时，本项目也开展了利用化学气相沉积法制备不同纳米材料（纳米线、纳米薄膜等），并利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜等表征手段对其结构和性能进行了表征测试，具体开展的内容如下 1）在透射电子显微镜中，发展完善了纳米单体材料操控及测试系统，能够实现多场耦合作用下单体纳米材料电学输运性能的测试平台，如可加载的外场有应力场、电场、电子束辐照等，可以揭示物理性能变化随结构演变的机理；在扫描电子显微镜中，搭建了力学加载及测试系统，结合商用化的阴极荧光光谱，发展了外应力加载下半导体纳米材料光学性能测试平台，能够开展应变对材料能带结构的影响的研究，揭示其本征物理机理；对实验装置的设计发明获批1项美国发明专利，1项中国发明专利； 2）利用上述两个原位外场加载下物理性能与结构演变测试平台，针对典型的半导体纳米材料如Si、ZnO等开展了外场加载下的电学性能以及光学性能的研究，探索了应力加载下的结构演变的原子尺度机理以及应力加载方式、纳米材料尺寸效应、晶体学取向等对材料性能的影响；在国际著名的Nano Letters（IF:13.025）和Applied Physics Letters (IF:3.794) 上各发表2篇学术论文，另外一篇论文刚被Nanoscale 接收（IF:6.233）；同时还申请1项国家发明专利。 3）与重庆理工大学王必本教授合作，利用化学气相沉积法制备不同纳米材料，如一维纳米线、二维石墨烯等，并结合电子显微学、Raman光谱、原位电学性能测试等对其进行结构、生长机理和性能进行表征和探测；在J.Mater.Chem.C，Applied Surface Science等国际SCI期刊上发表5篇。在本项目资助下，共计发表SCI论文10篇，其中2篇Nano Letters 影响因子大于13，2篇Appl.Phys.Lett.影响因子大于3.5；获批1项美国发明专利，1项中国发明专利，申请1项发明专利；发表会议论6篇。