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Ⅳ元素Si和Ge是集成电路和太阳电池中最重要的材料，最近基于Si和Ge的纳米线材料引起了广泛关注，有望于进一步提高太阳器件、锂离子电池电极材料和场效应晶体管电子器件等性能。同时，随着半导体异质结构的发展，核壳纳米线、纳米点/纳米线等异质复合结构研究也越来越得到重视。目前，Si纳米线的宏量制备方法主要有基于气-液-固(VLS)方法和金属纳米颗粒辅助化学刻蚀方法。近几年，后者的研究成为一个热点，它提供了一种成本低，可规模制备纳米线的方法。同时与其它自组织方法结合，可获得多种的Si纳米线复合结构。基于Stranski-Krastanow(S-K)模式的应变生长机制在Si表面自组织生长Ge/Si纳米异质结构具有特定的光电特性已得到应用。Ge/Si微结构及界面特性(应力、粗糙度以及互扩散等)会对材料的物理性质产生影响。
本论文工作研究了采用金属纳米颗粒辅助化学刻蚀和低压化学气相外延(LPCVD)方法制备Si纳米线、Ge纳米点，Si纳米线复合结构，并且对其微结构进行了表征分析。
首先，成功地利用金属纳米颗粒辅助化学刻蚀方法制备Si纳米线，并对银纳米颗粒在硅衬底上的沉积、Si纳米线阵列形成和表面抛光处理进行了研究。硝酸银的浓度会影响银纳米颗粒在硅衬底上的沉积形貌特征，并进一步控制了刻蚀的Si纳米线形貌。刻蚀形成的Si纳米线阵列头部呈现团聚现象，而剖面呈现“纳米线森林”的形貌，通过抛光液处理后，其头部的团聚结果被去处掉，呈线簇状。处理后的Si纳米线为形状各异的扁薄曲面结构，其等效直径(宽度)为50-200nm。
接着，论文工作结合金属纳米颗粒辅助化学刻蚀方法和低压化学气相沉积(LPCVD)方法制备Ge纳米点/Si纳米线复合纳米结构。实验发现，Ge纳米点在Si纳米线表面形成了光滑的椭圆形状，并随着生长时间的增加，纳米点直径不断增大，而密度保持基本不变。在优化的生长条件下，Ge纳米点均匀地分布在Si纳米线表面，纳米线头部的纳米点密度较大。形貌观测分析显示，Ge纳米点的等效直径约在40-70nm，高约为16-20nm。
最后，对Ge纳米点/Si纳米线进行了微区拉曼的测量分析。实验发现Ge纳米点/Si纳米线对应于Ge和Si的特征峰峰位相对于体单晶Ge和体单晶Si同时发生了明显红移现象。Si特征峰峰位的红移主要来源于张应力，声子限制效应的影响很小，而Ge特征峰峰位的红移主要来自于激光加热效应和应变。同时，各测量点红移程度的差异性表明应变的分布不均匀。