硅纳米圆锥结构具有独特的几何形貌、非常优异的场发射性能和防反射性能及其机械性能，在微电子器件、平板显示器场发射阵列、太阳能电池防反射表面、LED光源增透层和高频器件等领域具有有潜在的应用前景，也可以作为扫描隧道显微镜和原子力显微镜的扫描探针。如果能够在低温条件下采用较低成本而且简单的方法实现大面积高密度硅纳米结构的可控制备，就能调控硅纳米结构的场发射性能和抗反射性能，为此类材料商业化生产的最优化条件和场发射器件和太阳能电池中的应用提供参考依据。　　 本论文结合模板法采用Ar离子溅射技术，开展了硅纳米结构的可控制备及其场发射和防反射性能的研究。涉及到的模板有无定形碳和金刚石薄膜。以无定形碳为模板制备硅纳米结构解决了制备中的形貌可控生长的问题，以超薄金刚石薄膜为掩膜制备硅纳米圆锥解决了纳米圆锥大面积、高密度、尺寸和锥角可控性问题，同时研究了硅纳米圆锥阵列的场发射和防反射性能。　　 研究结果表明：在Ar离子束室温倾角溅射条件下，以不同厚度碳膜作为模板可以控制形成硅纳米圆锥的表面形貌。随着碳膜厚度从50-60nm、200-300nm、700-800nm增加到1.5微米，制备的硅纳米结构的表面形貌由较光滑平整的表面波纹结构、粗糙的表面波纹形貌、分布密度较高的硅纳米圆锥的表面波纹形貌变到密度为～1.2×109/cm2的硅纳米圆锥阵列，实现了硅纳米结构形貌的可控生长。在Ar离子束室温倾角溅射条件下，以超薄金刚石为模板实现了硅纳米圆锥阵列的可控制备。研究结果表明制备的硅纳米圆锥密度由掩膜的金刚石薄膜颗粒密度控制，同时硅纳米圆锥的长径比可由离子束的入射倾角调控，随着入射倾角由30°增大到75°，制备的硅纳米圆锥锥角由73°减小到23°、其长径比从500 nm/360 nm增大到2400 nm/600 nm。硅纳米圆锥阵列的场发射性能研究表明硅纳米圆锥阵列具有良好的场发射性能，开启电场为2.4 V/μm，和碳纳米管和纳米纤维的场发射性能相当。硅纳米圆锥阵列的光学性能研究表明硅纳米圆锥阵列具有良好的防反射性能，反射率可达到10％。