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以GaAs纳米线为代表的III-V族化合物半导体材料凭借着载流子迁移率高、热导率高、易于掺杂以及带隙可调节等优势，在纳米光电探测器领域得到越来越多的关注。近年来研究发现通过在纳米线中引入量子点、量子阱形成异质结构的方式可以进一步提高纳米器件的性能。异质结构GaAs纳米线应用范围广且合成稳定可控，是理想的研究对象。然而对于相应异质结构纳米线性能提升的内在机理，尤其是在纳米尺度下的研究鲜有报道。以透射电子显微镜为载体，各种相关技术为支撑的透射电子显微技术是在纳米尺度下研究材料形貌、结构和组分等特性的有力工具，其中电子全息术可以在原子尺度定量表征材料的静电场分布、应力分布和磁场分布等特性，可有效实现异质结构纳米线在纳米尺度下的静电特性研究。
本论文以InAs量子点修饰的GaAs/AlAs核壳结构纳米线为研究对象，以透射电子显微技术及密度泛函计算为研究手段，定量研究了异质结构纳米线在纳米尺度下的结构和静电特性。主要研究内容和结论如下：
1.采用金属有机化学气相沉积法制备了InAs量子点修饰的AlAs/GaAs核壳结构纳米线，在高分辨透射电镜图像中观察到了纳米线侧周期性生长的量子点；通过能谱分析初步确定了各异质界面的位置，并发现InAs量子点区域有C掺杂；通过几何相位分析发现InAs量子点区域有压应变，而AlAs/GaAs纳米线区域有张应变，且应变场具有各向异性的特点。
2.通过电子全息测试分析了异质结构纳米线的纳米尺度静电特性：在InAs量子点区域由于C元素的掺入形成n型掺杂，有大量负电荷聚集；InAs/AlAs和AlAs/GaAs异质界面两侧都有密度相近的异号电荷分布；GaAs纳米线内核为了维持整体电中性会聚集大量空穴；模拟计算得到的总体能带略微倾斜并形成type-I阶梯型能带结构，电子从GaAs层转移到AlAs层最后在InAs层聚集，与电子全息实验结果相吻合。
3.通过第一性原理计算分析了各异质界面的电荷转移和相互作用，计算得到的电荷转移路径与本论文得到的实验结论相符，而各异质界面相互作用计算表明AlAs过渡层的引入使InAs量子点与纳米线表面结合更牢固，形成更加稳定的异质结构量子点/纳米线体系。
本论文以InAs量子点修饰的GaAs/AlAs核壳结构纳米线为研究对象，以透射电子显微技术及密度泛函计算为研究手段，定量研究了异质结构纳米线在纳米尺度下的结构和静电特性。主要研究内容和结论如下：
1.采用金属有机化学气相沉积法制备了InAs量子点修饰的AlAs/GaAs核壳结构纳米线，在高分辨透射电镜图像中观察到了纳米线侧周期性生长的量子点；通过能谱分析初步确定了各异质界面的位置，并发现InAs量子点区域有C掺杂；通过几何相位分析发现InAs量子点区域有压应变，而AlAs/GaAs纳米线区域有张应变，且应变场具有各向异性的特点。
2.通过电子全息测试分析了异质结构纳米线的纳米尺度静电特性：在InAs量子点区域由于C元素的掺入形成n型掺杂，有大量负电荷聚集；InAs/AlAs和AlAs/GaAs异质界面两侧都有密度相近的异号电荷分布；GaAs纳米线内核为了维持整体电中性会聚集大量空穴；模拟计算得到的总体能带略微倾斜并形成type-I阶梯型能带结构，电子从GaAs层转移到AlAs层最后在InAs层聚集，与电子全息实验结果相吻合。
3.通过第一性原理计算分析了各异质界面的电荷转移和相互作用，计算得到的电荷转移路径与本论文得到的实验结论相符，而各异质界面相互作用计算表明AlAs过渡层的引入使InAs量子点与纳米线表面结合更牢固，形成更加稳定的异质结构量子点/纳米线体系。