为适应下一代电子产品的便携性、可延展性、可穿戴性等技术方面的进一步需求，可延展柔性电子技术成为全球科研界和产业界所共同关注的新焦点。受限于柔性有机半导体材料的材料特性，传统的有机柔性电子技术在高速、长时稳定等方面受到巨大的挑战。硅、锗等传统无机半导体材料通常是脆性的，在外界弯曲、拉伸等机械应力下容易破裂，但是它们往往具有优越的电学、光学等物理性质。因此，使传统的无机电子器件具备柔性、形状可变性等机械特点以外，同时又保持原有的器件特性，成为相关研究人员的研究热点。　　任何材料，当厚度较薄时，将具有柔性的特点。利用柔性单晶硅/锗纳米薄膜作为功能材料使得柔性无机电子技术成为可能。将单晶硅/锗纳米薄膜通过转移的技术手段组装(assemble)在柔性基底上，使材料以及相关器件能够承受外界机械弯曲、拉伸等应力。此外，单晶硅/锗纳米薄膜具有良好的柔性特征，因此可以通过应变工程(strainengineering)将其塑造成适用于柔性电子技术的特殊三维结构。本论文利用中国科学院上海微系统与信息技术研究所长期研究的SOI（绝缘层上硅）和GOI（绝缘层上锗）作为源材料，利用选择性腐蚀工艺将顶层柔性单晶硅/锗纳米薄膜剥离，将其确定性组装在柔性基底，并利用应变工程对其进行结构塑造，同时研究宏观变形（结构塑造）的薄膜内部微观的晶格参数的变化（应变塑造）。论文主要的研究内容分为以下四个部分:　　（一）、柔性硅/锗纳米带的确定性组装。作为实现柔性电子学和柔性光子学的有希望的基本构筑单元，同时由于具有良好的机械柔性以及光、电等物理特性，无机半导体纳米薄膜吸引了研究人员的广泛关注。为了将这些基本构筑单元功能化，需要实现柔性硅/锗纳米带在柔性基底上的可控转移和定位组装。在本章中，我们创新性地提出了一种“E-CT技术”(edge-cutting transfer technique)，并利用E-CT技术实现了柔性Si/Ge纳米薄膜或者纳米带转移至柔性基底上的确定性组装，纳米带阵列的排列次序与最初光刻所设计的阵列排列次序完全一致。文中通过所建立的悬臂梁模型、有限元模拟分析以及实验手段等全面探索了转移时纳米带内部的应力分布以及转移率与几何尺寸之间的关系。结合实验结果对初始图形的尺寸进行优化设计，制备出了完全没有断裂的、确定性组装的柔性单晶Si/Ge纳米带。除此之外，通过两步E-CT技术以及印制(printing)技术制作出具有良好整流特性的范德瓦尔斯PN结。本文提出了一种提供了一种关于柔性硅/锗纳米带的制备以及确定性组装方法，能够简便、可控地将柔性无机单晶纳米薄膜应用于柔性电子技术，同时有望以卷对卷(roll-to-roll)工艺方式拓展于大规模生产。　　（二）、卷曲锗微管的塑造及应变调控。在本部分研究内容中，我们通过释放锗/铬(Ge/Cr)混合纳米薄膜，利用卷曲技术制备Ge微管阵列。Ge/Cr混合纳米薄膜的初始应力来源于沉积Cr薄膜时的内建应力。Ge微管的拉曼散射强度与材料的晶向和散射光的偏振方向之间的夹角呈现函数关系。通过偏振拉曼的测试证实了Ge管内部的应变状态为单轴张应变，其应变强度最大可达至约1％。理论计算与实验结果表明卷曲微管内的单轴张应变的大小与其管径大小相关，而Ge微管的管径可以通过所沉积Cr薄膜的厚度所调节。本研究通过偏振拉曼散射测试技术，全面的分析了卷曲微/纳管内部的应变大小以及演化状态。　　（三）、硅褶皱的塑造及三维应变分布。本章提出了一种简易的“滚动转移技术”(rolling transfer technique)将硅纳米薄膜转移至预拉伸的柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)衬底上，其转移率高达100％。当释放PDMS柔性基底的与拉伸应变时，形成具有均一的周期和振幅的硅纳米薄膜褶皱。通过利用不同激发波长激光器的拉曼散射，对硅褶皱内部的三维应力分布进行了详尽的研究。正弦状的褶皱结构导致了沿着x轴的周期性应变，而在y轴方向，其应变分布是均一的。沿z方向的不均匀应变分布可以通过褶皱内中性机械面的移动和理论模型进行解释。　　（四）、锗褶皱的塑造及光电器件研究。锗纳米薄膜由于具有较好的应用前景而吸引了广泛的关注成为研究热点，例如高迁移率非硅晶体管，快速射频开关，微波p-i-n二极管，和高性能p-i-n光电探测器等。然而，传统的体锗是脆性易碎的，因此限制了柔性锗基电子学的快速发展与应用。在本部分研究内容中，我们通过释放弹性基底PDMS的初始拉伸应变将柔性单晶Ge纳米薄膜塑造为三维Ge褶皱，研究了Ge褶皱在塑造过程以及拉伸过程的形貌变化，其拉伸应变高达10％。最终，利用Ge褶皱为功能光电材料制作出具有高性能、高响应速度和灵敏度的柔性可延展光探测器。