作为一维纳米材料,半导体纳米线具备新颖的物理特性,在光子器件（激光器、光电探测器）、电子器件（场效应管、逻辑器件）、能源（太阳电池、热电器件）等领域均具备巨大的潜在应用价值。通过将纳米线制备为异质结,可以更好地对其能带、载流子迁移率等特性进行调制,进一步扩展纳米线的应用范围。纳米线异质结的几何形态、异质界面、应变分布等结构特性极大地影响着器件性能,因此有必要对其进行系统研究。本文基于连续弹性理论、晶格动力学等理论方法,围绕半导体纳米线异质结的结构特性展开研究,通过理论计算分析了异质结生长过程中形态、组分的演变;研究了组分、应变等结构因素对拉曼光谱、X射线衍射的影响,为实验中纳米线异质结的制备与表征提供理论支撑。论文的主要内容如下:（1）研究了核-壳纳米线异质结的径向生长,基于扩散方程和气-液-固生长机制对纳米线在生长过程出现锥形形貌的原因进行了分析。考虑了侧壁吸附和原子扩散长度对纳米线形貌的影响,发现当径向生长由原子扩散主导时,气相原子沿纳米线轴向的扩散导致其径向生长速率分布不均,进而导致了锥形形貌的产生。基于纳米线侧壁表面-内部的原子交换机制,研究了在壳层生长过程中壳层组分的演变,对异质界面处的组分尖峰进行了分析,为核-壳纳米线异质结的实验制备提供了理论参考。（2）在连续弹性理论框架下对纳米线异质结的应变场进行计算,结合晶格动力学,研究了壳层厚度、组分等结构因素对GeSi体系核-壳纳米线异质结拉曼光谱的影响。在壳层中组分均匀分布的情况下,拉曼频移的变化与壳层组分呈线性关系,与壳层厚度呈非线性关系,通过数据拟合建立了核-壳纳米线异质结的结构参数与拉曼频移之间的关系。合理假设了几种壳层组分不均匀分布的情况,并对其拉曼光谱进行了分析,为实验中通过拉曼光谱获取核-壳纳米线异质结的结构信息提供了理论依据。（3）基于GeSn-Ge双纳米线异质结的实验数据建立了应变模型,对异质结的结构特性展开研究,从应变能密度的角度证明了双纳米线异质结具备良好的应变弛豫效果。系统研究了异质结的组分、应变分布对拉曼光谱的影响,发现组分在双纳米线异质结拉曼光谱的变化中起主要作用,这也从侧面说明了异质结具备良好的弛豫效果。基于双纳米线异质结的生长机理,通过对GeSn纳米线的组分、直径进行参数扫描,建立了双纳米线异质结的结构参数与拉曼频移的对应关系,为实验中通过拉曼光谱分析双纳米线异质结的结构特性提供了理论支撑。（4）基于运动学散射理论研究了纳米线形状、应变分布对X射线衍射谱线的影响。考虑纳米线与衬底间存在失配应变的情况,分析了纳米线直径与应变分布的关系。对于核-壳纳米线异质结,考虑了壳层的厚度、形状等结构因素对其轴向应变的影响,基于应变分布对X射线衍射谱线的变化进行了分析,为实验中通过X射线衍射分析纳米线的轴向应变提供了理论依据。