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一维半导体纳米线具有独特的电学、光学和热学性质，在场效应晶体管、光电器件、生物传感器和太阳能电池等方面都有着广泛的应用前景。由于纳米尺度掺杂不均匀，生长出来的纳米线相互间电学性质可能差别很大，怎样对单根纳米线的电学性质进行测量?对于测量得到的数据，怎样从中获得纳米线本征的性质?能够测量和定量分析后，能否通过后处理来控制纳米线的性质?这篇论文对这三个问题做了回答。本论文结合原位测量和器件表征两种手段，主要对氧化锌（ZnO）纳米线进行了单根电学性质的测量，并定量分析了其电学和热学性质，最后用表面硅烷化的方法调节氧化锌纳米线的电学性质。内容主要包括以下几个方面：
基于金属-半导体-金属（M-S-M）模型编写了半导体纳米材料的电学输运性能分析软件PKUSM。软件通过全曲线拟合实验电流-电压曲线，可以给出纳米线的载流子浓度，迁移率，电导率和与金属电极接触处Schottky势垒的有效高度。这为定量分析纳米线的电输运性质提供了有效的工具。
提出了一种用扫描电镜结合纳米探针来原位测量复杂结薄膜阵列电学性质的方法，并且用Zn/ZnO/SnO2复杂结薄膜阵列作为例子，研究了单根纳米线上每个结的性质，把原本耦合在一起的信息分开。虽然ZnO纳米线和SnO2多面体帽子都具有非常类似的形貌和几何尺寸，但是电学性质差别很大，这主要是由于SnO2的掺杂浓度不均匀和表面的Fermi钉扎造成的。
制备了高性能的氧化锌纳米线场效应晶体管（FET），发现在可见光照射下，纳米线电导和FET阈值电压都有很大变化。在不同环境下（大气、真空、高纯氧、高纯氮、覆盖PMMA、覆盖HfO2）测量FET器件的可见光响应，证明了是由于纳米线表面氧气分子的脱附和吸附导致了纳米线电导的显著变化和阈值电压的极大漂移，进而提出了一种新的解释亚带隙光响应的机理--光子辅助分子脱附机理。
首次在实验上观测到氧化锌纳米线的负微分电导曲线，结合一维热传导方程和氧化锌纳米线的电阻温度关系，采用了一种自洽迭代的方法从负微分电导曲线里提取出纳米线的热导率。这也是首次从实验上得到氧化锌纳米线高温下的热导率。由于纳米线声子表面散射增强，导致热导率远小于块体材料的热导率。热导率随温度关系满足1/（dT+βT2）关系，说明在高温下高阶散射过程（四声子和二阶三声子过程）对热阻有很大贡献。
选用具有不同得失电子能力功能团的硅烷分子分别对氧化锌纳米线成功地进行表面硅烷化。用纳米探针系统对单根纳米线进行了原位测量，发现修饰溴苯基三甲氧基硅烷分子可以大幅度降低纳米线的导电能力，而修饰苯基三甲氧基硅烷分子和对氨基苯基三甲氧基硅烷分子不会明显改变纳米线的电学性质。