1、Ga 輔助生長的一維納米結構材料具有特別的物理和機械特性，在微納技術領域有許多重要而潛在的應用。其中，鎵催化生長的硅納米結構可以實現(xiàn)元器件之間的鏈接，與其他器件匹配較好，為組裝高集成、智能化的器件提供了新途經；利用鎵填充納米管研制的納米溫度計和納米開關也為微納電機器件的設計描繪了新的應用前景。在此基礎上，本文圍繞Ga 輔助生長一維納米結構的光、電、熱效應及其應用開展工作，現(xiàn)將原創(chuàng)性和創(chuàng)新性的主要結果總結如下：
　　 （1）設計了

2、一種可控的大面積制備硅多級枝狀結構的單步合成方法，可以研制出多種Si基多級枝狀納米結構。創(chuàng)新性的利用鎵的催化作用，制備出大面積整齊的硅的多級枝狀納米結構陣列。進一步對多級枝狀納米結構的生長機理給予了合理的解釋。
　　 （2）與單晶硅的一階光學-聲子譜相比，多級枝狀納米結構、較大的多級枝狀納米結構和多級枝狀納米線三種結構的拉曼峰均有一定的藍移，且相應的半高寬有一定的展寬。光致發(fā)光測試顯示，三種結構的發(fā)射峰均出現(xiàn)在550nm 處，與

3、已報道的硅納米結構的光致發(fā)光性能相比，也有相應的藍移。我們將此現(xiàn)象歸結為納米結構的量子尺寸效應或缺陷（如堆垛層錯）引起的。
　　 （3）硅多級枝狀結構陣列擁有優(yōu)越的場發(fā)射和電輸運性能。優(yōu)越的場發(fā)射性能顯示其具有較低的開啟電場（3.16 V/μm）和較高的場增強因子（1252）。電輸運測試結果顯示硅的納米枝狀結構有較小的電阻。通過改變枝狀結構與電極的接觸，真空退火較大程度地減小了其電阻的50％。然而，熱氧化直接導致硅的枝狀結構的表

4、面形成了一層氧化層，其電阻增加了近2 倍。然而真空退火和熱氧化使電流-電壓特性變得更加線性對稱，電輸運的穩(wěn)定性明顯提高。
　　 （4）在原位透射電鏡的電子束輻照下，利用制備的鎵填充二氧化硅納米管的異形異標度的異質結構，首次發(fā)現(xiàn)鎵液體在二氧化硅納米管異質結構中的快速膨脹現(xiàn)象。這是一種由內部巨大壓強引起的電液壓膨脹效應。此內部巨大壓強來至于電子束轟擊鎵液體產生帶正電的鎵離子，造成鎵離子之間的庫倫排斥力，驅使它們向表面移動而引起膨脹。

5、基于鎵液體膨脹和經典靜電理論，計算出正電荷引起的內部壓強Pin 值。以上所述的電液壓膨脹效應為微納液壓驅動系統(tǒng)提供了新的應用機制。
　　 （5）在改變實驗方法制備出大面積鎵填充碳納米管的基礎上，我們?yōu)殒壧畛涮技{米管在納米領域的應用提供了新途徑。利用STM-TEM 測試設備，將該結構放在不同的電場中，電驅動力的作用使得鎵在碳納米管中做不同模式的運動。其一，在單電極的電場中，鎵在電場力的驅動下做周期性的彈性運動，可以將其看做電場驅動

6、下的“納米彈簧”。用新的彈性運動模式對該機理進行了合理的解析。其二，在雙電極高電流密度的電場中，高電流密度驅動鎵的遷移速度由1.328 fg s–1 變化到10.345fg s–1，遠大于已報道的實驗結果。這里我們定義鎵填充的碳納米管為雙電極作用下的“高速質量傳輸機”。
　　 （6）首次發(fā)現(xiàn)，在高電流密度的驅動下，鎵與碳納米管發(fā)生分離，在電場驅動力的作用下鎵快速移動，質量輸運速度逐漸變快，然而，碳納米管兩端的電輸運性能變化較小。

7、在低電流密度下，鎵沿著碳納米管移動緩慢，導致碳納米管兩端的電輸運性能變化較大，這種鎵填充的碳納米管可以作為電驅動的“納米滑動變阻器”或者“納米開關”應用。
　　 （7）在已有納米溫度計工作的基礎上，我們研制出靈敏度高、測溫范圍廣、性能穩(wěn)定的新一代納米溫度計，它們各自具有特殊的性能：（a）鎵填充氧化鎂納米管溫度計具有四方開口的結構，測溫范圍廣，靈敏度高達6.13nm/℃，是目前報道的靈敏度最高的納米溫度計之一。（b）首次研制的鎵填