相对与传统的体硅材料而言Si纳米线、Si纳米锥、多孔硅等Si纳米材料具有表面效应、量子尺寸效应、量子隧道效应等特性,表现出独特的光电特性,已成为材料科学领域研究的热点之一。目前制备非密排、有序的Si纳米线、Si纳米锥等结构多采用模板法。常用的模板主要有:氧化铝模板(AAO)、纳米球模板以及光刻胶模板,其中纳米球模板由于操作简单受到研究者的青睐。但是纳米球模板主要通过反应等离子体(RIE)刻蚀技术获得,而使用离子束刻蚀技术制备纳米球模板的研究鲜有报道。本文使用Ar+离子束,对直径200 nm以下的密排聚苯乙烯纳米球进行刻蚀,系统研究了离子束刻蚀技术对聚苯乙烯纳米球尺寸和分布的影响。获得具有周期性间隔的纳米球模板,并基于该模板初步探索了有序Si纳米结构的制备。主要研究内容如下:(1)研究了离子束刻蚀时间对纳米球直径的影响。发现在随着刻蚀时间的不断增加,聚苯乙烯纳米球的直径在不断减小,但是刻蚀速率并不随刻蚀时间的增加而线性增加。在刻蚀时间为8 min以前,离子束刻蚀速率较慢,在9min以后刻蚀速率加快。这与离子束刻蚀的特性有关,即刻蚀过程先发生物理刻蚀,此时刻蚀速率呈现线性变化趋势;随着刻蚀时间的增加,由于热量的累积,刻蚀过程由物理刻蚀和热效应分解共同作用,刻蚀速率会加快。(2)探索了离子束束流对离子束刻蚀纳米球阵列的影响,发现离子束束流越大,纳米球直径减小速率越大,但是较大的离子束流会破坏纳米球阵列的有序性。在较小束流电压范围内,Ar+离子能量的变化对纳米球薄膜的刻蚀效果影响不大。(3)由于直径100 nm的纳米球在自组装形成单层薄膜时有序密排性很难控制,所以我们也开展了直径200 nm的纳米球刻蚀研究。在不同刻蚀时间下同样观察了刻蚀速率先慢后快的现象,当刻蚀时间分别为24 min和26 min时,获得了质量较好的纳米球模板,纳米球直径分别为150 nm和100 nm。(4)利用离子束刻蚀的纳米球模板尝试有序Si纳米结构的制备,分析了超声时间、金层厚度和化学腐蚀时间对Si基片刻蚀的影响,获得了有序Si纳米锥结构,并简单探讨了无序Si纳米线的拉曼、减反射和发光特性。