纳米线的一维几何特征使其可以将不同材料灵活地组合在一起,形成各种功能纳异质结构。纳米线径向异质结构是在纳米线侧面同轴生长不同材料而形成的“核-壳”结构,是纳米线光电子器件的核心结构单元之一,在纳米线激光器、纳米线太阳能电池等器件中有广阔的应用前景。对纳米线径向异质结构的理论和实验研究对设计、制备高性能纳米光电子器件具有重要的指导意义。本论文围绕Ⅲ-Ⅴ族纳米线径向异质结构开展了系统的理论和实验研究,主要研究成果如下：1、建立了纳米线“核壳”结构的弹性力学模型,研究了其临界尺寸与核半径、壳层厚度、材料失配度的关系。得出了在失配度一定的情况下,纳米线核半径存在一个临界值,小于该值时,系统不会产生位错；大于该值时,可以通过控制外层的厚度实现无位错。当纳米线尺寸一定时,失配度越大,临界尺寸越小。2、理论研究了GaAs/InGaAs/GaAs纳米线径向量子阱结构的临近尺寸。结果表明,在大多数情况下,位错优先在内异质界面产生。仅在In组分很大或核半径很小时,位错有可能在外异质界面产生。与“核壳”结构不同,纳米线径向量子阱结构的临界尺寸由内、外两个界面的应力场决定,与纳米线核半径和最外层壳厚度两个参数有关。在某一核半径的情况下,阱层临界尺寸比“核壳”结构的临界尺寸值小,且随最外壳层厚度的增加而减小。在一定的条件下,通过控制纳米线核半径和最外层壳厚度,可以实现结构的无位错生长。理论研究结果与已报道的实验结果非常吻合。3、利用金催化MOCVD方法制备了GaAs/InGaAs "核壳”结构和GaAs/InGaAs/GaAs径向量子阱结构,并对其形貌、结构特征进行了系统表征。实验结果与前面的理论计算结果吻合。此外,初步探索了单根纳米线径向异质结构的电极制备工艺。