纳米结构阵列既具有纳米结构单元的特性,又存在由纳米结构组合引起的新的效应,如量子耦合效应和协同效应等,是材料理论研究和设计纳米微型器件的基础。而利用氧化铝多孔模板组装纳米结构阵列,具有可控、高产、低成本等优势,对开发高性能的纳米微型器件具有重要意义。　　 本论文首先回顾了纳米结构材料的研究概况,介绍了氧化铝多孔模板的研究进展及其在纳米结构材料制备方面的应用；然后系统描述了我们在新型纳米结构阵列的制备、表征及其生长机理方面的研究工作。本论文主要以氧化铝多孔模板为基础结合电化学沉积法、气-固反应硫化法、磁控溅射沉积法等手段,制备了多种新型纳米结构阵列,并对其微观结构进行了分析表征,深入研究了它们的生长机理。论文的研究内容主要包括以下几个方面:　　 1.采用两步阳极氧化法在草酸电解液中成功制备了高度有序的氧化铝多孔模板,通过控制氧化电压、化学腐蚀、氧化时间等工艺条件控制氧化铝模板纳米孔洞的孔间距、孔径和厚度。通过对两步阳极氧化后得到的氧化铝模板作进一步的限电流氧化处理,制备了具枝状分支纳米孔结构的氧化铝模板,并探讨了非稳态的氧化过程对枝状分支结构形成的影响。　　 2.采用脉冲电化学沉积法在具有枝状分支纳米孔道结构的氧化铝模板中分别制备了具枝状分支的铁镍纳米线阵列以及金纳米点阵列。这些金属纳米结构具有由一维或零维结构与三维小尺寸分枝结构组合的特点。对分支微观结构的研究发现上下级分支连接处或形成晶界或晶格连续,认为是由于模板分支孔洞结构差异导致生长速率不同而造成。　　 3.以模板辅助电化学沉积所得的铜纳米线阵列作为前驱体进行气-固反应硫化处理,制备了新型的硫化亚铜纳米树结构阵列。这种纳米树具有独特的二级结构:即空心管状主干上呈放射状地生长了无数纳米棒状分支。研究了硫化亚铜纳米树结构阵列的生长规律,并在此基础上提出了其二级结构的生长机理,认为柯肯达尔效应和表面快速扩散的共同作用是形成该二级结构的关键。　　 4.利用氧化铝模板作为衬底,结合磁控溅射沉积技术,在不同的工艺条件下分别制备了钴金属的纳米孔、纳米管和纳米点阵列膜。钴纳米孔阵列膜由周期排列的钴颗粒相互连接组成,认为模板表面的周期性起伏结构形貌是造成钴颗粒周期排列的主要因为。钴纳米管阵列膜正面呈有序纳米孔阵列形貌,反面则形成了纳米管阵列结构,中间形成纳米孔道贯穿膜的正反两面,这种独特结构可能是由于加温条件下沉积在模板表面的钴原子通过表面扩散进入孔洞所形成。钴纳米点阵列膜正反两面分别具有纳米孔(反点)和纳米点结构形貌,指出超薄模板和低沉积速率有利于实现孔洞内沉积形成连续的纳米点阵列膜结构。