纳米材料由于在光学、电学、磁学、热学和力学等方面表现出独特的性质，有望在半导体工业、IT产业、化工、材料等领域发挥巨大的应用潜力，所以成为近几年各国科学家们研究的热点。本文选择硅和硫化镉纳米材料作为研究对象，主要是因为硅是当今半导体工业中应用最广泛的半导体材料，而硫化镉则在光电子产业中占有重要的地位。本文采用真空蒸镀和高温处理的方法制备Au催化剂，采用化学气相沉积的方法制备硅纳米线、空心硅纳米管和竹节状硅纳米管，采用物理蒸发的方法制备了CdS纳米线。 本文的主要研究结果如下： 1.先前我们采用AAO模板或金溶胶的方法来制备实验所需的催化剂，但过程繁琐且效果不佳，这里我们改进了Au催化剂的制备方法。我们在硅片上喷上一层10nm厚的Au膜，经过不同的温度进行热处理。从SEM表征的结果中，我们发现经过700℃热处理，Au膜的分裂效果最好，都形成了Au纳米颗粒，并且其粒径分布相对其他温度窄，所以实验都是采用这种方法来制备Au催化剂。 2.采用化学气相沉积的方法，以硅烷为硅源，使用上述方法制备的Au颗粒作为催化剂，在480℃下，通过调节硅烷的流量来控制不同的一维硅纳米材料的形成，整个过程都遵循VLS机理。控制反应器的内压为1atm，氢气流量为10sccm，当硅烷的流量为30sccm时，我们制备出大量的硅纳米线；当硅烷的流量在30～5sccm之间时，所制备的是纳米线和竹节状硅纳米管的混合物，随着流量的逐渐减少，竹节状硅纳米管的量越多；当硅烷流量为5sccm时，我们制备出大量的竹节状硅纳米管；当硅烷流量为2sccm时，我们发现产物中有空心硅纳米管生成。对一种Y型竹节状硅纳米管的形成原因进行了分析，初步认为这种Y型结构的形成，主要是由于Au催化剂相遇耦合造成的。对制备出的竹节状硅纳米管进行了阴极荧光的初步表征，发现它和硅纳米线的发光范围不同，这种硅纳米材料有两个发光带，分别在紫光区的350nm和红光区的650nm，其红光发光比紫光来得强。作为锂离子电池的负极材料，对其循环伏安研究表明，锂在这种硅材料中的嵌入有两种反应位，即节部嵌入位和空心管壁嵌入位，同时这种纳米硅材料其嵌锂过程极化较小，因其独特的结构，可以在锂离子嵌入过程中部分朝内膨胀，从而缓解硅在充放电过程时的体积效应，进而改善其循环性能。 3.采用物理蒸发CdS粉末，在650℃，以Au作为催化剂，H2为载气，流量为100sccm，在距恒温区15cm处收集到大量的直径在100nm左右，长度可达几百个微米的CdS纳米线。该生长过程遵循VLS生长机理。实验表明，在650℃下，以Ar气作载气或氢气流量太小，都不能得到高产率的CdS纳米线。对CdS纳米线进行结构和形貌的分析，发现该纳米线属于六方纤维锌矿结构，并且为单晶结构，其生长方向为[0001]方向。对Au催化剂和CdS纳米线的界面分析表明，它们之间存在一种外延取向关系，即(0001)Cds//(111)Au和[1210]Cds//[011]Au。我们认为这种外延取向关系有可能成为一个普适性原则，在其他的半导体和催化剂的界面中也存在。最后，对制备的纳米线进行阴极荧光的测试，发现CdS纳米线有两个发光带，一个是绿光发光带，峰中心位于517nm左右，属于CdS的本征近带边发射；另一个是红光发光带，峰中心位于760nm左右，主要是由表面态捕获的电子跃迁回CdS纳米线的价带中产生的发光。