硫属化合物半导体是主要的直接带隙半导体,其一维纳米结构,如纳米线、纳米带、纳米管等由于其独特的电学和光学特性,是制备新一代微纳米电子和光电子器件的良好的候选半导体纳米材料,已经引起了世界范围内的广泛关注和深入的研究。然而,其一维纳米结构的形貌、性能的均一性较难实现以及n型、p型掺杂的不可控极大的限制了其在纳米电子和光电子器件中应用。此外,各种纳米电子、光电子器件的实现以及对其工作机理的研究、器件性能的优化提高以实现稳定高性能纳米功能器件也一直是研究人员所追求的目标。因此,发展合成制备形貌、性能均一且可控掺杂的高质量硫属化合物半导体的一维纳米结构的方法；探索其在各种纳米电子、光电子器件中的应用,优化设计器件结构最终实现高性能纳米器件的方法,具有重要意义。针对以上问题,本文在合成制备高质量硫属化合物半导体一维纳米结构,实现有效n型、p型掺杂获得形貌均一、性能可控的高结晶质量的一维纳米结构基础之上,探索一维纳米结构在纳米电子和光电子器件中应用,并成功制备了一系列的纳米器件,包括场效应晶体管、发光二极管、光伏电池、光电探测器和存储器等。取得的主要成果如下：1.通过热蒸发和化学气相沉积方法制备了形貌均一、性能可控的多种硫属化合物半导体一维纳米结构并实现n型、p型有效掺杂,包括镓掺杂n型CdS、镓掺杂n型CdSe、锑掺杂p型ZnTe以及氮掺杂p型ZnSe一维纳米结构。其中镓掺杂CdS纳米带具有单晶纤锌矿结构,其生长方向为[001],镓掺杂CdSe纳米线和纳米带均为单晶纤锌矿结构,沿[001]方向生长,锑掺杂ZnTe纳米带具有单晶闪锌矿结构,其生长方向为[11-1],氮掺杂ZnSe纳米带具有单晶闪锌矿结构,其生长方向为[-1-11]。通过构筑基于CdS、CdSe、ZnTe和ZnSe一维纳米结构的纳米场效应晶体管器件并对电学输运特性的分析验证了n、p型掺杂的有效性。2.通过优化晶体管结构设计,采用顶栅结构,同时使用高介电常数的绝缘层材料实现高性能的顶栅结构的纳米场效应晶体管器件。(i)基于n型镓掺杂CdS纳米带顶栅结构MISFET的跨导、载流子迁移率、亚阈值摆幅、电流开关比和阈值电压分别为233nS,81cm2/Vs,0.59V/dec,～106,～1.8V。和MOSFET相比,分别提高了10,4,>67,～106和>10倍。(ii)基于p型锑掺杂ZnTe纳米带的顶栅MISFET的跨导、载流子迁移率、亚阈值摆幅、电流开关比和阈值电压分别为372nS,11.2cm2/Vs,1.58V/dec,7×102,～1V。和MOSFET相比,分别提高了46,10,186,4×102和29倍。3.结合微纳加工工艺和湿法刻蚀工艺,成功开发了一种简单有效的制备一维纳米结构与体硅的异质结结构的方法。通过湿法刻蚀法制备出带有绝缘岛状图形结构,并将一维纳米材料有序分散到衬底上,形成一端与体硅接触,一端位于绝缘岛上从而形成异质结器件。通过此种方法能够方便有效在同一器件在同时实现发光二极管、光伏器件以及光电探测器等三种纳米功能器件,为纳米器件的集成应用提供了良好的途径。分别制备了基于单根n型镓掺杂CdS纳米带、n型镓掺杂CdSe纳米带与p型硅的异质结发光二极管。n-CdS/p-Si、n-CdSe/p-Si异质结都展示了良好的二极管整流特性,整流比均达到104。在室温下,通过施加正向偏压能够观察到CdS/Si异质结二极管发出黄绿色的光,CdSe/Si异质结二极管发出红色的光。通过微区拉曼光谱仪检测波长分别为524纳米和710纳米,分别于CdS和CdSe的禁带宽度所对应,这表明光的发射主要来自CdS和CdSe一侧,这是由于直接带隙的CdS和CdSe的辐射复合效率远高于间接带隙的Si。4.成功实现了基于单根n型镓掺杂CdS纳米带、n型镓掺杂CdSe纳米带与p型硅的异质结光伏器件；n型CdS纳米带、n型镓掺杂CdSe与Au形成的肖特基型光伏器件。对基于单根一维纳米材料的光伏器件的研究不仅为探索纳米材料在新概念能源转换应用方面提供了很好的平台,而且为纳米尺度下的光电子集成电路提供能源。研究表明n-CdS/p-Si、n-CdSe/p-Si异质结器件和CdS/Au、CdSe/Au肖特基结器件都展示了良好的二极管整流特性。在光照条件下,这四种光伏器件都能够观察到显著的光伏特性。在标准太阳光模拟光源下,n-CdS/p-Si、n-CdSe/p-Si异质结光伏器件的转换效率分别达到1.24%、2.1%。CdS/Au、CdSe/Au肖特基光伏电池在光强为7.4mW/cm2的氙灯光源照射下的转换效率分别为3.8%、4.1%。5.实现了基于硫属化合物一维纳米结构的三种结构类型的光电探测器,包括光电导型、异质结型和肖特基结型探测器,并探讨了不同器件结构类型对于光电探测器性能的影响。其中(i)CdS纳米带光电导型、异质结和肖特基结型探测器的响应度、光电导增益、响应速度分别为分别为1.2×104A/W、100A/W、8A/W,3×104、260、20,>1/1s,300/740μs、95/290μs。(ⅱ)镓掺杂CdSe纳米带的光电导型、n-CdSe/p-ZnTe异质结型和CdSe/Au肖特基结型光电探测器的响应度、光电导增益、响应速度分别为2.1×104A/W、8.5A/W、1.2×103A/W,5.5×104、22、3×103,>1/1s、37/118μs、110/250μs。(ⅲ)基于单根锑掺杂ZnTe纳米带的光电导型和p-ZnTe/n-Si异质结型光电探测器的响应度、光电导增益、响应速度分别为4.8×104A/W、1.8×103A/W,1.2×105、4.2×103,5/12ms、790/960μs。此外ZnTe光电导型探测器具有非常高的探测率达到1.4×1016。(ⅳ)基于单根氮掺杂的ZnSe纳米带的光电导型探测器,其响应度R、光电导增益G分别为2.39×105A/W,6.44×105；上升和下降沿时间约为0.5s。通过分析发现,光电导型探测器通常具有较高的响应度和光电导增益,而结型探测器因为内建电场能够加速分离电子-空穴对因而导致了较快的响应速度。6.通过构建CdSe纳米线与Au的肖特基结器件实现了非易失性存储器,并在此基础上实现基于单根CdSe纳米线的多比特非易失性存储器和基于柔性透明衬底的存储器件。研究分析存储器的器件性能参数,发现其具备良好的存储性能,高低阻态电阻值比超过104,较低的工作电压(2V),较长的数据保存时间(超过104s),较稳定的器件性能(超过8个月)。通过界面介质层的氧空位捕获和释放电子很好的解释了存储器的工作原理。为了拓展CdSe纳米线存储器的应用,在单根纳米线上实现多比特的存储,以及在透明柔性衬底(PET塑料)上制备了存储器,都同样表现出良好的存储性能。为将来的透明、柔性器件集成和应用提供了基础。