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本论文的研究工作是主要围绕任晓敏教授担任首席科学家的国家重点基础研究发展规划项目(973计划)(No：2010CB327600)以及课题组承担的国家自然科学基金(No：61020106007和61077049)、教育部新世纪优秀人才支持计划(No:NCET-08-0736)和高等学校学科创新引智计划项目(111计划)(No：B07005)展开的。半导体纳米线作为一种新型的纳米材料由于其高晶体质量等特性使得制备基于半导体纳米线异质结的高性能、高兼容性纳米光电器件的制备成为可能。纳米线生长理论的充实和扩展有助于理解生长过程中纳米线反常晶相和特殊形貌的成因,有助于提高纳米线生长的可控性以及相关器件的制备水平。论文研究了固液界面性质对液态催化剂辅助生长的半导体纳米线成核和掺杂的影响,主要工作和创新点如下：1.基于汽-液-固三相线成核理论对由液态催化剂辅助生长的半导体纳米线成核过程中液滴表面积的改变量进行了精确计算。通过对比纳米线生长端面不同位置的成核能量势垒大小得到了与固液界面形状相关的成核位置选择规律。在GaAs/InGaAs/InAs纳米线异质结的生长过程中,异质结转换区域以及纳米线的生长端面出现了成核选择现象,为计算结果提供了实验依据。2.通过用纳米线生长速率方程对实验得到的纳米线直径-长度关系进行拟合,以及在经典成核理论框架内对纳米线生长端面在成核事件发生后形成新核的条件概率进行计算,证明了纳米线单核模式生长的普遍性。3.当纳米线顶部的催化剂液滴的表面张力较小时,其汽-液-固三相接触线容易从纳米线边缘滑落对纳米线侧壁进行浸润。对这一过程采用经典分子动力学进行了模拟。通过引入接触线静摩擦力的概念对边缘缺陷处的力学平衡条件进行了构建。计算结果表明棱柱侧壁浸润层的存在是边缘缺陷处液滴束缚能减小的主要原因。4. Au/GaAs纳米柱的退火过程由第一性原理分子动力学进行了模拟。通过四个不同构型模型的原子实时运动轨迹、位置交换和溶解行为的对比研究,揭示了在合金催化剂液滴中溶解度较低的生长元素的扩散行为。5.对在纳米线催化剂液滴中溶解度较低的掺杂元素在纳米线生长过程中的扩散路径进行了实验和理论研究。采用不同扩散模型对在有液相影响时纳米尺度掺杂元素扩散率增大的现象进行了分析。