继石墨在2004年被证明能够以单原子层形式(即石墨烯)存在以来，六方氮化硼(h-BN)也成为了世界上最受瞩目的纳米材料之一。作为一种硼氮原子交错排列的sp2轨道杂化二维层状材料，六方氮化硼具有和石墨烯高度相似的晶格结构，且晶格常数差异只有1.5%。然而，不同于半金属特性的石墨烯，六方氮化硼是目前所有已知二维材料中仅有的绝缘体材料，具有无悬挂键、无电荷陷阱且原子级平整的表面，它又被认为是石墨烯电子器件中理想化的衬底及沟道绝缘层材料。六方氮化硼还兼备了比石墨烯更好的热稳定性和化学稳定性，当作为一种抗氧化多层薄膜材料时，最高抗氧化温度可达1100℃，而单层六方氮化硼薄膜也可以在800℃的高温下不受影响。同时，单原子层六方氮化硼的超薄特性、高柔韧性以及高机械强度使其在选择性薄膜应用领域同样也具备了极高的应用潜能。本文针对并结合六方氮化硼的这一系列优点，设计、制备并表征了三种不同的表面纳米结构，为各自潜在的应用打下了良好的基础。论文的主要工作和结果如下：
　　1、首先对六方氮化硼表面的纳米直线型凹槽刻蚀展开研究，尝试采用金属纳米颗粒在高温下对六方氮化硼表面刻蚀出直线型单原子层深度凹槽，并通过调节包括金属纳米颗粒密度、刻蚀时间长度以及温度等不同实验条件来控制这些直线型凹槽的宽度、长度、密度等属性。经过原子力显微镜表征可发现，其长度最高可达~4μm，宽度最小可达~5nm。制成后的六方氮化硼表面可以成为石墨烯纳米带生长的优质模板，这是因为在生长过程中碳原子会优先沉积生长在凹槽两侧的台阶悬挂键处并最终蔓延填满整个六方氮化硼表面凹槽。值得注意的是，Ni、Fe、Zn和Au等元素都只能在六方氮化硼表面刻蚀出锯齿形边界的直线型纳米凹槽，而Pt却能够在相同条件下刻蚀出扶手椅型边界的纳米凹槽，这使得六方氮化硼表面直线型纳米凹槽的刻蚀具备了边界取向的选择性。
　　2、基于六方氮化硼层间AA的堆垛结构，本文研究了利用氢等离子体对六方氮化硼表面处理的实验，发现质子在穿越六方氮化硼晶格后会在内部复合成氢气分子从而被限制在多层六方氮化硼内而无法逃出。六方氮化硼优异的化学稳定性和热稳定性能够将这些氢气完好地保存在其范德华间隔层内，而出色的柔韧性和机械强度能够使其表面发生扭曲从而形成纳米到微米级别的气泡结构。通过原子力显微镜、透射电子显微镜、能量色散X射线谱等表征手段可以表征这种气泡的微纳结构，并证明其内所含的正是氢气。更为重要的是，该研究工作还证明了经过甲烷、乙炔及氩氢混合气等气体的等离子体处理过的多层六方氮化硼夹层中也可以分离出氢气气泡，使得这项工作具备了更深远的研究价值。
　　3、本文还研究了如何在碳纳米管外围制备氮化硼纳米管晶体，以实现高质量且层数可控的一维范德华共轴异质结。论文采用以脱氧胆酸铵作为表面活性剂将碳纳米管首先溶解到水溶液中，而后再将其转移到透射电子显微镜的样品制备网格上进行特殊工艺的表面活性剂退火清洗，最终利用金属铜蒸汽催化生长法，成功地在悬空于网格上的碳纳米管外围生长了氮化硼纳米管晶体，并充分利用透射电子显微镜以及电子能量损失谱的表征，证明了碳纳米管/氮化硼纳米管一维范德华共轴异质结的纳米结构。
　　基于刻蚀工作，本文为锯齿形和扶手椅型两种不同边界的石墨烯纳米带在六方氮化硼表面提供了选择性生长模板，并在生长后通过测试得到了禁带宽度为~0.5eV的锯齿型边界石墨烯纳米带，为石墨烯的带隙拓宽研究工作开辟了新的道路。对于六方氮化硼表面质子穿透的工作，本文不仅证明了六方氮化硼的AA堆垛结构，还首次探索了如何利用六方氮化硼结合等离子体设备对氢能源进行分离、提取和存储的实验思路。最后，通过成功地制备碳纳米管/氮化硼纳米管范德华共轴异质结，为纳米电子学领域的半导体特性碳纳米管提供了优质的外层保护壳解决方案。