目前,电子和光电器件强烈地影响着社会的多个领域,由于对这些器件的广泛需求使得人们对于高效,多功能的纳米器件的兴趣倍增。而纳米器件的发展离不开低维材料的发展。低维半导体材料有三大类,包括二维量子阱,一维纳米线,零维量子点。其中二维量子阱和零维量子点已经被研究了多年并且对全球技术的发展起到了重要的作用。最近几年一维纳米线已经引起了广泛的关注并且开启了制作电子和光电子纳米器件的途径。作为零维量子点的一种,锗硅量子点已经引起了广泛的关注。他们在光电子,微电子和单电子器件方面有着潜在的应用,并且更重要的是与传统的硅基集成电路技术有着良好的兼容性。然而,量子点位置的精确控制和锗元素的分布仍然是一个棘手的问题,同时,新型纳米线的探索和其机制的研究也是一个待解决的问题。在这篇论文中,通过一些简单的方法,芯壳结构硅-氧化硅纳米线,非晶氧化硅纳米线和氮化硅异质结纳米线被成功的合成出来。并且,就它们的生长机理和物理特性进行了深入的研究。自组织锗硅量子点样品通过分子束外延的方法生长出来。通过使用拉曼和透射电子显微镜技术,我们对氧气退火的锗硅量子点中锗的再分布进行了研究。1.芯壳结构铁-氧化铁颗粒催化生长芯壳结构硅-氧化硅纳米线通过退火铁覆盖的硅衬底样品,几十微米长,40-90纳米直径的芯壳结构硅-氧化硅纳米线被成功的制备出来。该纳米线的硅芯只有5-8纳米,然而外面的氧化硅壳层却非常的厚。经过衍射的确定,芯-晶体硅的生长方向为<111>。在经过了一系列的对比实验后,我们发现该芯壳结构硅-氧化硅纳米线是由芯壳结构的铁-氧化铁颗粒催化生长而来,并且遵循固-液-固的生长机理。2.锗催化生长非晶氧化硅纳米线及其光电应用用锗硅量子点或者锗硅合金样品作为衬底,成功的合成了非晶氧化硅纳米线,其直径为20纳米,长度达几十微米。纳米线的形貌和产率与样品的合成温度息息相关。一系列的对实验证明该纳米线是由金属锗催化得来,并且遵循固-液-固生长机制。在纳米线的光致发光谱中,存在两个发光峰位410纳米和570纳米,这两个峰位表明合成的纳米线有可能应用在白光二极管,全色显示器还有全色指示器中。3.单晶α-Si3N4/Si-Siox芯壳/豆荚状Au-SiOx轴向双异质结纳米线通过高温退火金覆盖的二氧化硅薄膜衬底,大量的合成出了单晶α-Si3N4/Si-SiOx芯壳/豆荚状Au-SiOx轴向双异质结纳米线。其直径为50-150纳米,长度为十几个微米。单晶α-Si3N4部分最先生长出来,紧接着是Si-SiOx芯壳,最后长出来豆荚状Au-SiOx部分。通过系统的改变温度和氧化硅薄膜厚度,一个温度决定的多步生长的气-液-固机制被提出来合理的解释异质结纳米线的生长。室温光致发光谱发现该纳米线存在两个明显的发光峰位(410纳米和515纳米),这也表明该纳米线在光源,激光和发光显示器件方面有着潜在的应用。4.在锗硅薄膜衬底上用金属钨催化生长笔直形貌的氧化硅纳米线使用钨作为催化剂,通过退火锗硅合金薄膜衬底,制备出了笔直形貌的非晶氧化硅纳米线,其长度为几个微米,直径为100纳米。在每根氧化硅线的顶端有一个钨的催化剂。系统的对比实验表明钨和锗硅合金薄膜在纳米线的生长中都起到了至关重要的作用。一个气-固-固的生长机制可以用来解释该纳米线的生长现象。5.氧气退火致使的硅覆盖锗硅量子点样品中锗的再分布将S-K模式下生长的硅覆盖锗量子点样品在氧气下1000℃退火,形成了一种新的结构。一层新的锗富集量子点隐埋在氧化硅层中,并且处于原始量子点的上方。通过高分辨透射电子显微镜观察,发现新形成的量子点有着非常好的结晶度。新量子点的形成与温度有关。一些列的对比实验证明这种结构的形成与锗的表面偏析和锗从氧化层中分离,聚合有关。