本论文研究的主要对象是纳米材料——多孔氧化铝薄膜(porousaluminamembranes，i.e.，PAM)，这是一种自组织生长的纳米模板材料，能够十分便捷地用它来合成多种材料的纳米结构。本文研究的主要手段是通过电镜观测(TEM、SEM、AFM等)对样品进行微结构表征，进而揭示相关的机理。论文研究的主要内容体现在以下三个部分： 1.首先研究了铝基PAM的制备方法及一些基本性质。透过清晰的电镜照片表征了PAM的表面和截面形貌并给出了尺寸参数，纳米孔在平面内的规则有序排布和孔径尺寸一致分布是铝基PAM的显著特点。在此基础上，分析了PAM的生长机理，电场辅助下的生长和溶解是生长过程中两个相互制约的因素，它们决定了孔径的大小；金属衬底和氧化膜界面处存在的应力影响着孔的规则排布，应力场能量取极小值被认为是孔有序排布的内在物理机制。详细探讨了各种实验条件和后期处理对PAM生长的影响。研究表明，使用经过退火的铝片、选用中等腐蚀性的电解液、适中的电解液浓度、较低的生长温度、长时间氧化等手段将有利于获得有有序排列纳米孔的PAM；探讨了铝基PAM的延拓——硅基PAM的特性并对两者进行了简单的比较，孔的无序排列和氧化膜与衬底的不同界面形貌是硅基PAM区别于铝基PAM的显著特征。 2.通过在生长过程中引入脉冲电压，并对PAM进行超声振荡，获得了源自于PAM本身的氧化铝纳米管和纳米线(aluminananotubes/nanowires，i.e.，ANT/ANW)。透过电镜形貌表征发现，管壁厚度的不均匀是铝基PAM的显著特征，由此得到铝基ANT/ANW的形成机制，它包括四种解理方式：方式Ⅰ和方式Ⅲ需要破坏近邻的纳米管以获得单根ANT，方式Ⅱ可以形成管壁光滑的ANT，而ANW则源自元胞顶角处较厚的管壁。还比较了铝基和硅基ANT的形貌及解理机制，两者在管壁的光滑程度、管壁的成分和结构以及长度上都有区别。给出了用PAM合成其它材料纳米线时在表征上应注意的问题。发现，仅通过形貌表征不足以证实所需材料纳米线已经形成，进一步的谱学和微结构表征是必不可少的。 3.在孔内填充金属材料Cu获得了Cu纳米线，同时结合ANT的分离工艺，得到了ANT包裹Cu纳米线的复合结构——Cu纳米电缆。这种复合结构可被视为在纳米器件中有广泛应用前景的纳米电缆的雏形。初步的分析显示，用这种方式得到的Cu纳米线是单晶的。此外，采用第一步氧化后形成的表面具有规则孔蚀结构的Al衬底作为模板，通过在样品表面覆盖Au，制备了具有纳米点阵表面的Au薄膜。