原位透射电镜—扫描探针联合技术是纳米操纵、物性测量与调控的新兴手段，近些年在纳米材料和低维物理研究中发挥了重要作用，获得了令人注目的结果。典型的工作有在透射电镜中观察到量子电导现象，原位研究纳米线的储锂和失效机理，以及直接在原子尺度获得材料的结构与力学和电学性质关系等，这些研究使物理测量从宏观块体材料进入纳米结构尺度，为低维材料新物性探索带来机遇。但以往工作大部分集中在利用原位透射电镜技术研究纳米材料力学和电学性质方面上，光学性质方面的原位测量研究还很少有报道。本论文通过搭建原位透射电镜光电测试装置，研究单根半导体纳米线的光学和光电性质。　　半导体纳米线具有准一维特征，表现出很多优异的性质，特别是由于其在光学和电子学方面的潜在应用背景，受到高度关注。目前如何测量和调控单根半导体纳米线（或材料微区）的光电性质仍然是一个难题。本文在课题组已有仪器和技术的基础上，设计开发出了原位透射电镜光学测试样品台，可对纳米材料或材料微区的光学、电学等性质进行综合表征，在高结构分辨下研究半导体纳米线的光学、光电性质及其调控方法。　　本论文的主要内容和取得的研究结果如下:　　1.搭建原位透射电镜光学测试系统。参与设计制作了两种原位测试光学样品台。一种采取远场测试方式，基于固定的粗直径光纤，可以测量阴极荧光(CL)光谱、光电流。另一种采取近场测试方式，基于光纤探针测量近场激发下的性质。设计制作了压电陶瓷驱动装置和驱动电源，搭建了PL光谱、紫外—可见吸收光谱等光学测试系统。　　2.在纳米线的固定和操纵测量技术上取得进展。通过原位沉积非晶碳，对纳米线进行固定，形成良好的接触，实现了纳米器件的电极制作、操纵和固定等。借助这种方法原位制备了金属-纳米线-金属三端器件，并且测量了半导体纳米线的光电导、场发射、以及应变对光电导的调制等性质。　　3.在纳米线的电谐振及其光电调控性质研究上取得进展。借助原位焊接技术，将单根半导体纳米线牢固地固定在电极上，制备出稳定的单根纳米线机械振子，研究了半导体纳米线的力—光—电耦合效应，以及纳米线的服役损伤过程。实验中研究了单根硫化镉(CdS)纳米线电谐振的光调制效应。发现了光照可以使纳米线的共振频率发生红移，该现象是由于载流子注入使CdS纳米线杨氏模量降低所致。　　4.在半导体纳米线微区光学性质测量方面取得进展。测量了硫化镉(CdS)和氧化锌(ZnO)等材料微区的CL光谱。测量不同直径(d)的纳米线CL光谱，随着直径减小，发光峰发生蓝移。数据分析表明，发光中心光子能量与d-2/3呈线性关系，这种现象可以通过Burstein-Moss效应解释。通过电子束刻蚀效应，研究结构形貌对发光光谱的影响。观察到了氧化锌纳米线中的限域效应和激子发光现象。测量到氧化锌的自由激子和声子发光峰，其中声子峰具有很好的方向性。研究发现应变可以调节不同激子峰的相对强度。