晶硅半导体材料是现代微电子技术和信息化社会的基础,而准一维硅纳米线（Silicon nanowires,SiNWs）结构凭借其独特的光电特性、量子限制和界面特性以及丰富的形貌特征和可调控性,有望成为研发新一代高性能硅基光电、微纳机电器件,以及新型的柔性可穿戴电子应用等提供理想的构建单元和关键的技术基础。然而,通过传统的“自上而下”刻蚀工艺,需要利用昂贵的电子束刻蚀（EBL）工艺,生产成本高且产量低。此外,晶硅由于其刚性和脆性无法在柔性器件中得以直接应用,为了赋予晶硅纳米线更多的可拉伸性,需要对其形貌进行“弹性”设计。而传统的气液固（vapor-liquid-solid,VLS）纳米线生长模式中,由于使用气态供给,难以对纳米线的形貌进行有效调控。为此,我们采用一种新型的“自下而上”平面固液固（In-plane solid-liquid-solid,IPSLS）硅纳米线生长模式,即利用铟等熔点较低的金属作为催化剂液滴,一边吸收沉积在衬底表面的非晶硅薄膜,一边沿着引导台阶析出并生长晶硅纳米线。IPSLS生长模式可以通过调控宏观参量实现对平面硅纳米线的可编程形貌设计。在本论文中,我们提出了通过光刻技术定义并生长不同形貌的硅纳米线结构阵列,然后利用干/湿法刻蚀技术和转移等技术,首次成功制备了悬空的硅纳米线环和机械手结构。随后对不同形貌的悬空硅纳米线结构阵列进行了结构表征和理论模拟,并研究了这些结构的电学和力学特性,设计了实现电磁相互作用下驱动纳米线悬空结构运动,实现特定NEMS器件功能的新方案。此外,还通过对纳米线进行弹性形貌设计,实现了可拉伸的晶硅纳米线沟道。具体而言,本论文工作的主要创新点可概括如下:1.基于硅纳米线形貌设计实现悬空环状硅纳米线阵列,并对其结构进行表征、模拟研究以及相应的电、磁学测试。摸索等离子体增强化学气相淀积系统中,利用铟催化剂诱导IPSLS纳米线生长,获得了一种比较优异的平面环状硅纳米线阵列的制备工艺。进一步探索悬空环状硅纳米线的实现方案,解决了溶液表面张力对悬空硅纳米线损伤较大等关键技术难题,并对其结构进行了系统表征,以及力学模拟分析和初步的电学、磁性测试。2.制备悬空硅纳米机械手结构阵列,对其进行结构表征以及模拟研究。在IPSLS生长模式制备硅纳米线的基础上,结合湿法刻蚀技术、临界点干燥技术和SU-8光刻转移技术,实现了悬空硅纳米机械手结构阵列的制备。模拟了硅纳米机械手在方向相反的电场作用下实现“张开”与“闭合”操作,为最终实现生物细胞检测等NEMS器件奠定了关键基础。3.制备平面环状硅纳米线阵列,通过蒸镀磁性薄膜材料来探究磁场和电场的共同作用对平面硅纳米线环结构的影响。初步设计实验方案,期望通过对磁性介质的电操控,以及硅纳米环在交变电流的作用下产生的阻抗变化,实现电场操控的磁读写功能,从而提高记录密度和信息存储分辨率。4.实现二维波浪状硅纳米线弹簧沟道网格。通过IPSLS生长机制制备的平面硅纳米线网格以及转移到柔性衬底的工艺,得到可拉伸的二维硅网结构。突破了限制晶硅纳米线在柔性电子器件应用所面临的技术瓶颈,并结合硅纳米线自身高性能、高稳定性等优势,有望实现可穿戴电子器件、生物传感器等柔性电子器件的应用。