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光伏发电是解决能源危机和环境污染的有效途径之一。为实现该技术的大规模商业化应用必须提高其转化效率并降低其发电成本。传统太阳电池是利用光的粒子性,受禁带宽度的制约,单节太阳电池在不聚光的情况下存在31%的极限效率。天线太阳电池则是利用光的波动性,其通过天线对太阳光的高效共振吸收并通过整流器将其转变为直流电,理论效率可达到卡诺原理的极限。为实现可见光频率下的整流,金属-绝缘体-金属隧道二极管(Metal-Insulator-Metal, MIM)就成为了最佳选择。由于寄生电容的存在限制了其截至频率,故为实现其高频应用需要尽可能小的寄生电容,也就是需要实现MIM中金属与绝缘层间接触面积的最小化。本文采用简单经济的工艺制备出具有纳米尺度接触面积的MIM二极管。这种工艺是基于氧化铝模板的纳米级管道尺寸能实现二极管的小接触面积以及NiOx绝缘层能通过热氧化法制备。在此基础上,我们研究了热处理工艺、金属电极功函数差、金属与绝缘层接触面积对MIM二极管电学性能的影响。主要研究结论如下：(1)采用电化学沉积法制备金属电极、热氧化法制备绝缘层成功制备了Ni-NiOx-Cu隧道二极管。由于AAO模板的孔道控制了金属与氧化层间接触面积,制备的二极管最小的金属与氧化物间接触面积为0.002μm2,理论计算其截止频率可以达到64THz。Ⅰ-Ⅴ测试表明在厚度为12nm的NiOx绝缘层的二极管具有明显的非对称性,其在0.1V偏压下取得的零偏灵敏度是7.3V-1。(2)采用热氧化法在100℃到300℃温度下热处理12h到96h制备的NiOx膜为非晶相,厚度在2-18nm之间；且NiOx膜为非化学计量比化合物,Ni、O原子比随着温度的升高从1：1到0.68：1变化。随着NiOx膜层制备过程中热氧化时间的延长或热氧化温度的升高,Ni-NiOx-Cu二极管的零偏电阻和零偏灵敏度都显著升高,这是由于绝缘层厚度的增大及膜层质量的提高引起的。(3)金属电极的功函数差能显著影响MIM二极管Ⅰ-Ⅴ曲线的非对称性fASYM和非线性fASYM(?) Ni-NiOx-Co二极管Ⅰ-Ⅴ曲线的非对称性不明显,这是由于当金属电极的功函数差△Φ与κBT相当时,环境对电子的能量的扰动明显,使得MIM二极管Ⅰ-Ⅴ曲线表现为对称性特征.Ni-NiOx-Ag二极管的非线性小于Ni-NiOx-Cu二极管的相应值,这可能是由于Cu比Ag更易于氧化导致形成了MIIM双绝缘层结构。(4)Ni-NiOx-Cu二极管的零偏电阻随着金属与氧化物的接触面积的增大从1.2MΩ锐减到0.007MΩ。同时Ni-NiOx-Cu二极管的灵敏度因子随着金属与氧化物的接触面积的增大而不断降低,这是由于薄膜缺陷随着面积的增大而不断升高,从而降低了绝缘层的电学性能。