原位热学研究是透射电镜原位研究的一个重要组成部分,且在许多纳米晶体材料结构研究中得到广泛应用。原位热学研究结合了透射电镜成像技术和热力学研究方法,可以将纳米晶体材料在外界热激励下的结构变化直接展示出来。如今纳米晶体材料的相关原位热学研究有很多报道且得到诸多重要现象和结论,但其中也存在很多问题,如已报道的纳米晶体材料热学研究主要集中在中低温区,高温环境下的研究相对较少;纳米材料晶体生长、相变等原位研究报道较多,纳米晶体材料升华等物理现象的原位研究报道较少等。针对以上问题本论文结合透射电镜原位热学表征技术,以结构相对稳定的PbSe纳米晶为研究对象,原位研究了不同温度下纳米晶的生长、升华过程,并系统分析了纳米晶生长、升华过程中晶体结构、界面结构和缺陷等对纳米晶生长与稳定性的影响。其主要研究内容与结果如下:1.采用溶剂热法制备了直径小于10 nm的高质量小尺寸PbSe纳米晶,并系统研究了PbSe纳米晶在中低温区原位加热过程中定向附着和晶界迁移生长模式的相互转换。PbSe纳米晶初始状态下高的空间自由度使纳米晶遵循定向附着生长模式;而纳米晶生长过程中几何结构的改变抑制了纳米晶的定向旋转,纳米晶生长转为晶界迁移生长模式;纳米晶由小尺寸生长为大尺寸的过程中纳米晶尺寸的增加以及数量的减少改变了纳米晶的空间自由度,使其在生长过程中遵循定向附着和晶界迁移的复合生长模式。2.系统研究了PbSe纳米晶定向附着和晶界迁移生长过程中的原子运动行为。在定向附着生长过程中,PbSe通过纳米晶定向旋转以降低晶粒间的晶格失配,纳米晶界面和表面原子通过扩散来降低纳米晶的系统能量;而纳米晶晶界迁移主要通过纳米晶界面原子重构来实现,在应力以及界面能量作用下纳米晶界面原子沿界面方向逐步发生结构转变,进而使得纳米晶界面向一侧迁移,最终完成纳米晶的生长过程。3.研究了PbSe纳米晶在高温环境下的原位升华过程,并分析了升华过程中纳米晶有机配体、尺寸、界面、位错和缺陷等对纳米晶的影响。纳米晶有机配体在高能电子束辐照下会发生质变并抑制纳米晶生长,使纳米晶在高温下仍保持原有尺寸和形态,为原位研究小尺寸纳米晶的升华过程提供了有利条件;大尺寸纳米晶沿各个方向升华速度较为接近,而当纳米晶尺寸减小至约10 nm时,纳米晶的应力释放以及晶面能量使纳米晶的升华出现了明显的方向性;纳米晶界面处应力的存在促进了界面区域纳米晶的升华,而纳米晶界面位错移动消耗了部分能量,降低了纳米晶界面处的升华速度,使纳米晶接触面与断裂面发生偏移。