始于上世纪八十年代末的纳米研究热潮近二十年来取得了迅猛的发展,席卷材料、信息、绿色制造、生物和医学等领域,被认为将来可能对国家核心竞争力的提升起到重要推进作用。作为纳米科技发展关键的纳米材料制备领域由此受到广泛关注。当前纳米材料制备研究的重点在于强调对材料成分、结构和形貌的控制。这是因为晶体结构具有各向异性,在不同方向上具有不同的物理和化学性质,在纳米尺度上,材料的形貌会对其性能产生重要的影响。本论文以气相合成的可控生长为主线,通过改变实验条件和参数,并在反应中引入等离子体方法,实现对纳米材料形貌、结构和化学组分的调控,并研究了它们的物理性能。研究工作主要包括三个部分:(1)化学气相沉积法合成氮化铝纳米针和纳米棒阵列并对其场发射性能进行研究。把三氯化铝放在管式炉中加热蒸发与氨气反应,通过调节体系中三氯化铝蒸汽浓度与氨气浓度之比,来控制反应过程中产物的表面扩散,从而控制产物的最终形貌。最终得到了沉积在硅片上的大范围均匀阵列排布的氮化铝纳米针和纳米棒。对氮化铝纳米针和纳米棒的生长机制作了分析,详细讲述了成核的过程以及体系中Al/N原子比对反应过程中表面扩散的影响。最后,对氮化铝纳米针和纳米棒的场发射性能作了研究,证明纳米针结构对场发射性能有大幅度的改善。这部分工作主要注重于对反应过程中表面扩散的控制以及氮化铝纳米形貌对场发射性能的影响。(2)化学气相沉积法对氧化锌纳米结构的形貌调控。把锌粉放在管式炉中加热蒸发时,因反应物种浓度在反应器的轴向变化而产生一段过饱和度梯度。通过调节实验参数可以得到在不同过饱和度条件下的生成物。论述了纤锌矿氧化锌在c方向上内禀的不对称性如何在特定的条件下被放大凸显出来或者被抹杀。最后,把在氧化锌体系中得到的经验移植到硫化镉纳米结构的生长中去,具有良好的适用性。这部分的工作主要注重于过饱和度对形貌的控制。(3)微波等离子体辅助的铝-氧-氮一维纳米材料生长。氧化铝是一种优质的功能结构陶瓷材料,而铝-氧-氮的机械性能更好。文献中对氧化铝一维纳米结构的报道极少,而对于铝-氧-氮一维纳米结构则尚未有报到。我们用铝粉在氩氮氢气氛中加热蒸发沉积,在反应过程中运用微波等离子体手段辅助生长,得到铝-氧-氮的纳米线以及纳米带。不运用等离子体的对照试验,则只能得到氧化铝的纳米线。这部分工作主要注重于等离子体对反应产物形貌和化学成分的影响。