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一维半导体纳米材料具有优异的力学、电学和光学特性，在纳米电子器件、纳米光电器件、纳米传感器、太阳能电池等多个领域都显示出广阔的应用前景。但是纳米器件中的机械失效、热耗散问题以及纳米器件性能和结构如何对应仍是目前纳米器件中的难题。透射电子显微镜(TEM)中的TEM-STM系统能够对同一个纳米材料进行结构表征和性能测量，实现结构与性能的对应，为研究纳米器件中的上述难题提供了一个理想平台。本论文基于TEM中的TEM-STM系统，主要开展了以下几个部分的研究:(1)WS2纳米管机械失效后结构和性能的恢复;(2)一维半导体材料上的热耗散和控制方法;(3)开发了一个能够和FEI TEM兼容的纳米器件原位研究平台。 纳米器件在制备和应用过程中不可避免地受到机械应力，可能造成器件的失效。如果纳米器件中纳米材料的结构和性能能够自恢复，就能够大大增加纳米器件的可靠性和使用寿命。迄今为止，人们发现了GaAs纳米线、ZnO纳米带和碳纳米管等几种纳米材料中的自恢复现象，但是并没有将恢复过程中的结构和性能对应起来。WS2纳米管是半导体性的，具有优异的力学和光电性能，在纳米电子器件和光电器件领域有着重要的应用前景。本论文研究观察到，WS2纳米管在弯曲应力下的机械失效模式是产生kink;发现了WS2纳米管机械失效后的结构恢复有三种情况，分别为自恢复、聚焦电子束辅助恢复和不完全恢复;首次将WS2纳米管恢复过程中的结构变化和电学性能对应起来，发现WS2纳米管在产生kink和恢复的过程中电导率会先降低后回升，载流子的浓度和迁移率也有一个变化又回复的过程，说明WS2纳米管不但能够在结构和抗弯性能上发生恢复，其电学性能也能够完全恢复。 伴随器件尺寸的不断缩小，器件中的温度分布和热耗散已成为阻碍纳米器件应用的一个重要问题。由于其很高的电子迁移率，InAs纳米线是制备高性能纳米器件的重要沟道材料。本论文以InAs纳米线为例研究了纳米器件中的温度分布和热耗散。在TEM中利用电子束诱发沉积无定型碳(EBID)原位加工纳米线和金属电极的接触，研究了纳米线在大电流下失效的过程和结果，首次通过控制接触实现了对纳米线上的热耗散和温度分布的控制;提出了一个描述纳米线上热输运的模型，利用该模型模拟纳米线上的温度分布，得到了纳米线和电极接触处的热导，并发现影响纳米线上热耗散的主要因素是纳米线和两端电极接触处的热导的相对大小。 掌握纳米材料和纳米器件的结构与性能的关系会为提高纳米器件的性能指明方向。TEM可提供原子尺度的结构信息。但是目前商用的TEM-STM系统中只能实现两端电学测量，无法实现多端的纳米器件研究。本论文开发了一个能够和FEI TEM Nanofactory TEM-STM样品台兼容的、可实现多端电学测量的纳米器件原位研究的平台，该平台由一个带有悬空电极的硅片和一个特制的Si片承载装置以及外电路接口组成。本文利用该平台分别实现了单根单壁碳纳米管的原子尺度结构表征和多端电学测量相对应、四端法测量InAs纳米线电阻、以及利用针尖作为栅电极对InAs纳米线和双壁碳纳米管进行场效应测量。另外，利用该平台和TEM-STM系统的可移动探针还能够原位加工或修饰纳米器件。