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本论文的研究内容主要分为两部分。第一部分,采用热蒸发沉积法在液相基底(离子液体)表面制备了金属Zn纳米结构晶体,并基于微观形貌的表征和理论计算与分析给出了此类金属纳米结构晶体的生长机理。金属纳米结构(如纳米线/棒、纳米管和纳米带,以及各种形状的纳米晶等)因具有不同于块体的独特物理性质及其在纳米器件中的潜在应用一直备受关注。为了实现纳米结构的可控生长,一种常用方法是利用与纳米结构晶格常数相匹配的单晶固相基底进行气相外延。与单晶固相基底不同的是,液相基底(如硅油等)没有晶格结构且与沉积在其表面的原子及原子团簇间的切向相互作用非常微弱,因而在制备具有特征微观结构和奇异物理特性的金属薄膜系统方面已经展现了其独特的优势。最为引人注目的是,近期通过热蒸发沉积在硅油基底表面实现了金属锌纳米结构晶体(即具有多台阶的近似正六边形纳米板和一维纳米棒)的生长。为了进一步揭示液相基底表面生长此类金属纳米结构晶体的普适性及其微观生长机理,本论文采用离子液体作为液相基底,并利用真空热蒸发方法在其表面沉积锌原子。实验发现,与硅油基底表面类似,在离子液体基底表面也观测到了具有多台阶结构的近似正六边形锌纳米板和一维锌纳米棒。为了揭示液相基底表面形成此类纳米晶结构的微观机理,采用了 ATK软件模拟和基于Lennard-Jones势方程的数值计算的理论分析方法。理论研究得到,气态Zn原子与Zn(001)和Zn(010)晶面的相互作用势获得最小值(绝对值均小于1.0 eV)时的平衡距离(分别为2.4～3.1 A和1.98 A)均在各自晶面间距值(分别为2.475 A和1.539 A)附近,从而使得Zn[001]和Zn[010]晶向均为优先生长方向;而气态Zn原子与Zn(010)晶面的相互作用势会随着(010)晶面面积的增大而增大,直至饱和,使得Zn(010)晶面不再吸附后续的Zn原子。因此,在热蒸发沉积过程中,沉积初期气态Zn原子在液相基底表面扩散、成核、凝聚形成Zn(001)晶面,随后Zn纳米晶既可以沿着[001]晶向生长,也可以沿着[010]晶向生长,并在生长的过程中伴随着这两个晶向生长优先性的竞争,从而导致具有多台阶的近似正六边形纳米板和一维纳米棒的形成。理论研究还给出了多台阶六边形纳米板中的台阶高度hstep与近似正六边形的边长a之间的关系,即hstep<(?),且台阶的最小高度为5.7 nm。该理论结果与实验结果基本吻合。因此,这一部分研究内容的结果表明,离子液体和硅油等液相基底为制备具有特征结构的金属(尤其是具有hcp晶体结构)纳米晶提供了一种新的平台。第二部分,研究了金属纳米薄膜与有机半导体的复合在石墨烯电极表面功函数调控方面的作用和机理。石墨烯具有独特的电子能带结构,如电子的能量与波矢成线性色散关系等,使得它在光学、电学、力学、热学等方面表现出独特的性质。同时,石墨烯还具有原材料多且容易获取、制备方法多、化学性质稳定等特点。因此,石墨烯被称为新世纪材料之王,在未来的发展应用上被寄予很大的期望。但在实际应用中的某些方面仍面临一些局限性,特别是将石墨烯用作电极材料时,由于功函数失配问题,导致界面处载流子的抽提效率不高。为了提升石墨烯阳极/施主材料界面处载流子的抽提效率,我们必须使得石墨烯的功函数与施主材料最高占据分子轨道(HOMO)能量位置相当,这样才能在界面处形成欧姆接触,从而提升界面处载流子的抽提效率。本论文将石墨烯与有机半导体及金属纳米薄膜进行复合后退火,实现了对石墨烯功函数的调控。实验中利用热蒸发沉积的方法将含氟有机半导体(C60F36)和金属铜(或镍)先后沉积在石墨烯表面形成复合材料,随后通过退火处理。研究得到:在石墨烯表面沉积2.0 nm C60F36薄膜后,石墨烯的功函数从复合前的4.40 eV提高到5.32 eV;当在C60F36/石墨烯表面沉积2.0 nm铜薄膜形成复合材料Cu/C60F36/石墨烯后,功函数进一步提高到5.74 eV;进一步将Cu/C60F36/石墨烯复合材料进行超高真空退火处理,功函数随着退火温度的升高而增大,并在退火温度到达150℃时,达到最大值6.04 eV。实验还发现,当Cu/C60F36/石墨烯复合材料中C60F36薄膜的厚度由2.0 nm变成5.0 nm,或者将铜纳米薄膜改成镍纳米薄膜,得到的功函数变化具有相似的规律。紫外光电子能谱(UPS)和X射线光电子能谱(XPS)的系统表征与分析给出,石墨烯与C60F36复合后功函数的提高是由于C60F36分子具有很高的电子亲和能使得石墨烯中的电子自发转移至C60F36上引起石墨费米能级下移所致;而在金属/C60F36/石墨烯复合材料中,功函数的升高是由于金属具有一定的催化活性,使得游离在复合材料表面的氟与之结合形成一层金属氟化物的电偶极层所致。因此,这一部分研究内容的结果表明,将石墨烯与有机半导体及金属纳米薄膜进行复合后退火的这一方法不仅很好地解决了石墨烯功函数较低的问题,而且实验操作要求较低、容易推广。