Ga N纳米材料作为纳米功能器件的核心部件,其空间电荷层随外部条件的变化特征及电学性能对器件的设计以及使用都至关重要。本文利用原位电子全息技术,结合选区电子衍射（SAED）、高分辨成像（HRTEM）等分析手段,对Ga N-Au异质结的空间电荷层进行直接成像,系统研究了电压和应力对单根Ga N纳米线上空间电荷层及纳米线周围空间电荷分布的调控作用;同时运用原位电子显微学方法研究了纳米线的电学、力学等性能。主要内容和结论包括:1.研究了Ga N纳米线的微结构特征,实验发现三种不同显微结构的Ga N纳米线,其中包括无缺陷的单晶纳米线以及存在层错和孪晶的缺陷态纳米线。研究了外加偏压条件下Ga N纳米线上空间电荷层的变化。通过分析从电子全息图中重构出的相位图,分别得到在0 V以及正负偏压下的空间电荷分布情况。正向偏压和反向偏压的实验结果与理论分析符合得很好,其中最大与最小的空间电荷层宽度分别为91 nm、68 nm。通过分析空间电荷层宽度与偏压的关系,推算出Ga N纳米线的载流子浓度约为4.3×106 cm-3。2.系统研究了应变对单根Ga N纳米线上空间电荷层分布的影响。对应变和无应变状态下纳米线的空间电荷层进行直接成像,无应力状态下纳米线的空间电荷层宽度约为85 nm;承受应力后空间电荷层的宽度减至60 nm。第一性原理计算表明应变缩小了Ga N与Au之间费米能级的差距,最终使Ga N纳米线的带隙缩小,与实验结果一致。3.研究了GaN纳米线在有无应力状态下纳米线表面电荷分布情况。通过重构不同应力状态下纳米线表面附近的相位图,对空间电荷分布进行直接成像。研究发现,当纳米线处于完全无应力状态时,纳米线周围附近的空间电荷分布是均匀的。引入轴向应力后,纳米线两侧产生相反的电荷分布。4.利用原位电学透射电子显微术,研究了Ga N纳米线I-V曲线与热效应、电击穿和压电效应的关系。随着测量次数的增加,纳米线的温度升高,电流逐渐增加,且I-V曲线由最初的不对称逐渐变得近乎对称;对Ga N纳米线施加压力,电流变小;纳米线在较低电压下长时间连续测量后被击穿,I-V曲线对测量次数不再敏感。将Ga N纳米线压弯后,电流明显下降,压电效应明显。直径较小的Ga N纳米线在通电后有可能直接发生熔融现象。分析表明温度、应力和电击穿是导致I-V曲线变化的重要因素。同时研究了缺陷对Ga N纳米线力学及电学性能的影响。