单壁碳纳米管是典型的一维纳米材料，拥有丰富的物理、化学、电学以及机械性质。随着器件集成度的不断提高，直接在基片表面原位控制生长高质量的单壁碳纳米管材料以及构筑其有序结构成为目前研究的热点。本论文的主要内容是通过化学气相沉积法研究了各种催化剂在硅基表面对单壁碳纳米管催化行为，控制合成各种表面有序的单壁碳纳米管结构，主要成果如下： 1．选择Fe、Co、Ni的简单金属盐溶液作为催化剂前驱体在硅基表面制备了单壁碳纳米管，在实验条件下，Fe、Co比Ni有更强的催化能力。 2．通过分子动力学模拟计算得出单壁碳纳米管和无定形二氧化硅表面存在着较强的范德华相互作用，以此作为单壁碳纳米管在生长过程中自组装的动力，实现了单壁碳纳米管在二氧化硅球曲面上的缠绕生长，得到了“nanoclaws”的超结构。经过反复实验发现单壁碳纳米管在二氧化硅球上存在着两种生长模式一缠绕生长和沿伸生长，这两种生长模式的选择是由单壁碳纳米管与二氧化硅表面的范德华作用以及由于弯曲产生的弹性能的竞争所决定的。 3．铜基底的存在会对单壁碳纳米管的生长产生很大的影响，可以通过选择不同的基底来实现同时不同区域的单壁、多壁碳纳米管的选择性生长。 4．证实了铜对单壁碳纳米管表面生长的催化作用，并解释了铜的催化行为。通过实验还发现铜是单壁碳纳米管生长的优良催化剂，以铜做催化剂可以得到高质量的单壁碳纳米管。另外，在铜催化二氧化硅微球表面生长的单壁碳纳米管样品的拉曼光谱中经常发现RBM强度超过G band数倍的超强共振峰，推测这种强共振现象是由金属管管束造成的，机理类似于金属颗粒引起的表面增强拉曼效应。 5．根据分子动力学模拟的结果，分析了催化剂和基底的相互作用，设计采用与二氧化硅基底范德华作用更弱的铜颗粒取代铁颗粒作为催化剂，这样可以使fast-heating过程中有更多的催化剂颗粒离开基底表面而从提高单壁碳纳米管生长效率，实现了硅基表面大规模、高密度、高质量的单壁碳纳米管水平阵列的生长。 6．通过单壁碳纳米管的辅助作用在扫描电镜中观察到了10nm以下的宽带隙的半导体纳米颗粒，拓展了扫描电镜的应用范围，是单壁碳纳米管薄膜的一个新的应用。