低维纳米材料由于具有优异的光学、电学、磁学特性，引起了人们的广泛研究兴趣，其中低维纳米材料的自组织有序定位生长和尺寸涨落较小的高密度纳米晶材料制备是目前世界上两个重要的研究热点领域。本文的研究工作从材料应用的角度出发，将现有的低维纳米材料应用于电子器件结构中以期获得电学、光学等性能的显著改善；因而本论文主要关注半导体纳米材料的自组织有序定位生长及其光电特性，高密度纳米晶材料的制备及其电荷存储特性。开展的主要研究内容及创新成果如下：　　 一、图形化衬底上InAs自组织量子点的有序定位生长及其光学特性。实验利用电子束曝光和化学湿法腐蚀工艺，在GaAs(100)衬底上制备了具有周期性分布的各种图形结构，并应用分子束外延技术自组织生长了成核位置可控的有序InAs量子点结构。光学特性测试结果表明，在图形衬底上生长得到的位置、尺寸有序的量子点可以较大程度地提高器件的发光效率。　　 二、ErSi纳米线自组织定向生长及其输运特性。通过对硅衬底上的铒硅化合物薄膜进行真空退火得到了不同尺度的自组织定向生长的铒硅纳米线，并对纳米线的电学输运性质进行了详细研究.实验结果和理论分析表明，对于线径小于5nm的ErSi纳米线，尺寸效应会对电阻率产生明显的影响。实验制备的定向纳米线，在纳米器件互连、纳米光电器件上具有潜在的应用。　　 三、高密度纳米晶的制备及其电荷存储特性。通过多种方法制备了硅、金属、金属硅化物等高密度纳米晶材料，并研究了不同制备方法的纳米晶成核机制和多类型纳米晶材料在粒径、密度、电荷存储等特性上的差异，实验采用薄膜快速热退火法可以得到5×1011/cm2的纳米晶密度，而通过对金属掺杂的硅薄膜进行金属诱导结晶，可得到2×1012/cm2的高结晶密度。实验结果表明，高密度的纳米晶材料具备良好的电荷俘获特性。　　 四、纳米晶非易失性存储器件的制备和性能。在浮栅存储器制备工艺的基础上，探索了适合于纳米晶存储器件的工艺流程，并利用BSIM3器件模型对纳米晶存储器的存储特性进行了模拟。通过模拟和实验的手段验证了纳米晶非易失性存储器件所具有的优良性能。