碳化硅(SiC)因其特有的宽带隙、高温导电性、很高的击穿电压及杨氏模量等物理性能及极佳的抗氧化及腐蚀性和高温稳定性等特点受到了广泛研究。而碳化硅纳米线由于特有的一维尺寸,使其在碳化硅的优异性能的基础上,还获得了独特的电学、场发射、疏水性及机械性能等方面的性能。尽管研究人员已经在碳化硅纳米线的制备表征等方面进行了广泛的探讨并取得了一定的进展。但是由于其制备上困难还限制着碳化硅纳米线的广泛应用,目前还存在着制备温度高、光电及疏水性能认识不清楚,生长机制较缺乏等问题。针对上述问题,本文采用磁控溅射方法制备了非晶碳(a-C)和金属镍(Ni)作为制备碳化硅纳米线的前驱体,在相对较低的温度(900 oC)下获得了数量可观的高质量碳化硅纳米线:(1)研究了前驱体堆叠方式、制备温度、保温时间及冷却速度等因素与碳化硅纳米线的结构、成分和性能之间的关系;(2)利用掺杂Al元素制备了具有超疏水性的碳化硅纳米线/碳纳米管复合结构;(3)利用Ni-In合金作为催化金属制备了具有一定取向的碳化硅纳米线。利用非晶碳和金属镍制备的SiC纳米线呈立方结构,沿[111]方向生长并且有大量的层错产生。在纳米线顶端连接着催化金属颗粒,并且在纳米线及金属颗粒周围包裹着一层的非晶相。SiC纳米线的质量及产量与其生长条件密切相关:(1)不同的前驱体堆垛形式对碳化硅纳米线表面形貌有着重要影响;(2)升高制备温度不仅能增加碳化硅纳米线的产量,还能改善碳化硅纳米线的质量;(3)碳化硅纳米线的形成与前驱体中Ni和a-C的含量有着重要关系,当前驱体中Ni和a-C的含量适当时,才能形成产量可观的碳化硅纳米线;(4)冷却速度的升高不但可以提高碳化硅纳米线的纯度,还可以降低纳米线的直径,获得产量较高的极细碳化硅纳米线。讨论了纳米线缺陷对其光致发光性能的影响:纳米线中大量层错的产生,破坏了3C-SiC纳米线的原有的ABCBC……ABCBC堆垛次序,导致了一些尺寸微小的4H-SiC及6H-SiC片段产生。这种特有在3C-SiC纳米线基体上分布着大量4H-SiC及6H-SiC片段的结构导致了该纳米线具有多个发光峰位的出现:在紫外波段拥有一个位于357 nm的发光峰,除此以外,还在420 nm及535 nm处出现了另外两个发光峰。利用掺杂原理,在纳米线制备过程中掺入少量Al元素,实现了碳化硅纳米线及碳纳米管共生长,获得了碳化硅纳米线/碳纳米管复合薄膜。Al的含量和最终产物的形式密切相关:只有当Al的添加量为0.02g时,才能获得碳化硅纳米线/碳纳米管复合薄膜。纳米线及碳纳米管共生长的形成关键是Al元素的加入。该碳化硅纳米线/碳纳米管复合结构在未经任何表面处理下润湿角高达157o,具有优良的超疏水性。通过nano/micropillar复合结构模型对碳化硅纳米线/碳纳米管复合结构的润湿性进行了探讨:由于碳化硅纳米线与硅基底形成一定角度的空隙,使得该薄膜的疏水性较纯碳纳米线大幅提高。此外,该复合结构还具有较好的自清洁性和化学稳定性。通过在制备过程中添加In元素,可以获得具有一定取向的碳化硅纳米线阵列。结果表明碳化硅纳米线在Ni-In合金的催化作用下,在硅(100)基底上形成了低密度的沿着某些特定方向生长的碳化硅纳米线。研究了定向生长和光致发光性能的内在联系。结果表明:相对于无明显取向的碳化硅纳米线,定向生长的碳化硅纳米线的光致发光性能得到了明显提高,具有峰强更高,发光峰位更明显的特点。利用场效应晶体管研究了SiC纳米线的电学性能,结果表明:SiC纳米线为n型半导体且当Vds为0.5 V时,该器件的载流子迁移率为12.9 cm2/V·s。采用a-C和Ni作为前驱体制备的SiC纳米线具有制备温度低,产量大等特点。利用掺杂原理可以获得具有超疏水性的碳化硅纳米线/碳纳米管复合结构及具有一定取向的碳化硅纳米线,因此金属催化法适合用作生产产量可观、性能可控、高质量的碳化硅纳米线。