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本论文工作是围绕课题组承担的新型光电子器件中的异质兼容集成与功能微结构体系基础研究(国家973计划项目,编号2010CB327600)、国家自然科学基金(编号6102010600和61077049)、新世纪优秀人才支持计划资助(编号NCET-08-0736)、高等学校学科创新引智计划(111计划)(编号B07005)、北京邮电大学优秀博士基金(编号CX201213)展开的。纳米线双异质结具有良好的载流子束缚能力,可进一步降低激光器的阈值电流、提高其温度稳定性、改善电光调制器中的调制因子等,在实现高性能光电子器件中具有巨大的应用前景。但是,目前尚缺乏针对双异质结纳米线临界尺寸的相关理论研究和对纳米线临界尺寸理论研究的直接实验验证。因此,本论文围绕着Ⅲ-Ⅴ族半导体双异质结纳米线的临界半径、临界厚度等问题开展了大量的理论和实验工作,主要研究成果如下：1、利用低维半导体材料的弹性力学模型,分析了不同中间层厚度的轴向双异质结纳米线的应力与应变分布。研究表明中间层的应力是否能够完全释放取决于中间层的厚度与纳米线的半径。当中间层应力不能完全释放时,双异质结纳米线的两个异质结之间彼此渗透、增强。2、利用有限元方法对双异质结纳米线的临界半径和临界厚度进行了研究。当异质材料之间的晶格失配度小于0.72%时,位错最先在上界面出现；反之,当晶格失配度大于0.72%时,位错最先在下界面产生。与单异质结构不同,轴向双异质结构存在两个临界半径：无位错临界半径和位错恒有临界半径。当纳米线半径小于无位错临界半径时,纳米线可以无位错生长；当纳米线半径大于位错恒有临界半径时,纳米线总会存在位错。两个临界半径之间的区域为位错可控区域,在该区域可以通过控制纳米线的半径实现无位错生长。理论研究结果与已报道的实验结果非常符合。3、利用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)技术在GaAs(111)衬底上生长出了GaAs/InxGa1-xAs/GaAs (x=0.15)双异质结纳米线。选取多个不同半径GaAs/InGaAs/GaAs双异质结纳米线样品进行TEM测试。结果表明：当双异质结纳米线的半径小于临界半径时,异质界面处基本无位错。