材料的力学性能作为最基本的物理属性之一，在宏观尺度已有较为成熟的研究方法与理论体系。然而对于全新的纳米材料，其力学性能的探索仍处于发展和认识阶段。其中，一维半导体纳米材料作为纳米功能器件的核心部件，其力学性能对于器件的设计与服役至关重要。同时，应力调制也可调控半导体纳米线的电学、光学等特性。本文运用原位电子显微学的方法，对GaN纳米线与Si纳米线这两类重要的半导体材料的力学性能进行了研究。我们制备得到的GaN纳米线，通过形貌与结构上的表征可确定存在三类纳米结构：单晶GaN纳米线，锐角孪晶GaN纳米线与钝角GaN纳米线。运用高分辨技术研究了这几类纳米结构的孪晶界面、层错等面缺陷。结合分子动力学的计算模拟，我们提出了“缺陷辅助生长”与“凹面辅助行核”两类机制影响下的生长模型，解释了GaN纳米线单晶结构与孪晶结构共存的成因。对于制备得到的GaN纳米线样品，开展了其弹性模量的实验研究。针对样品中单晶/孪晶与多种截面形状共存的复杂情况，我们改进了本研究组现有的电致振动方法，可用扫描电镜（SEM）和原位电致振动装置测量GaN纳米线的弹性模量，及用透射电镜（TEM）观察同根纳米线显微结构和几何信息。实现了显微结构和性能的协同测量。结果显示：单晶GaN纳米线在直径92~110nm范围内的模量值大致稳定在337GPa；而钝角孪晶纳米线在直径100~180nm范围内的模量平均值为66GPa。通过后续单轴拉伸实验的验证与经典力学的混合法则分析，我们认为，GaN纳米线中(001)面层错的体积分数与相对取向会对纳米线轴向的杨氏模量产生影响，并定量地解释了上述力学实验的结果。利用原位电子显微学的方法，我们还研究了电子束辐照作用下Si纳米线的弹塑性转变。通过3.2A/cm2电流强度的电子束辐照，可使Si纳米线中发生单晶Si到非晶Si的转变。在此强度的辐照作用下，静电力提供的弯矩可使非晶Si区域发生大应变塑性变形而不断裂。进一步，利用透射电镜中的扫描隧道（TEM-STM）样品台，在不同强度的电子束辐照作用下对硅纳米线进行操纵和加载，证明了辐照效应会影响Si纳米线的力学行为：在3.2A/cm2电流强度的电子束辐照下，非晶Si区域中的化学键发生重组，是Si纳米线中弹性变形转化为塑性变形的原因。