近年来,由于具有精确可控、可重复性高、兼容性好等优点,离子注入技术被广泛应用于材料掺杂以及表面处理等领域。本文从离子注入技术出发,利用钨离子注入到二氧化硅薄膜中形成的纳米颗粒-二氧化硅(WNPs-SiO2)复合薄膜。由金属纳米颗粒的表面电场增强使得复合薄膜的阻变特性趋向稳定,并且WNPs-SiO2复合薄膜表现出F orming-free特性。同时,还开展了镓离子束辐照调制纳米线场效应管阈值电压的相关研究。本论文主要围绕以下三部分研究内容展开：第一、对于阻变存储器来说,在阻变层中内嵌入金属纳米颗粒有利于提高阻变存储器的稳定性,同时有利于降低器件的Forming电压。本文第三章第一小节中通过热退火工艺在硅衬底上制备二氧化硅薄膜,然后使用钨离子注入得到钨纳米颗粒-二氧化硅(WNPs-SiO2)复合薄膜。电学分析这种WNPs-SiO2复合薄膜表现出双极性的阻变特性。通过调控离子注入的参数WNPs-SiO2复合薄膜的阻变性能得到优化。最终,基于WNPs-SiO2复合薄膜的阻变存储器开关比达到较高的值(106)；保持特性测试显示在104 s后器件高低阻态并未出现衰减；耐久特性测试显示器件在400次循环开关后器件仍然可以正常工作。利用TEM以及XPS等对WNPs-SiO2结构进行表征,并通过这些表征结果结合电学测量对于WNPs-SiO2复合薄膜的阻变机理做出合理的解释。第二、使用离子注入技术可以在衬底中构建金属纳米颗粒,这些金属纳米颗粒虽然在纵向上分布不均匀,但是在横向面内分布较均匀,因此有应用在表面增强拉曼散射(SERS)方面的潜能。一般来说,离子注入方法制备的金属纳米颗粒分布在薄膜较深的位置(超低能量离子注入除外)。当金属纳米颗粒距离薄膜表面较深时,不利于拉曼信号的增强,因此需要使用后期处理让金属纳米颗粒迁移到薄膜表面如：热退火工艺。本论文在第三章第二小节中通过使用Ag离子注入结合后期热退火工艺在硅衬底上制备了尺寸较为均匀的Ag纳米颗粒阵列。通过调节注入能量、剂量以及热退火工艺达到调控纳米颗粒大小与间距的目的。最后使用4-硝基苯硫酚(4-NBT)和罗丹明6G(R6G)分子作为Raman分子分别进行SERS检测以优选出性能最佳的SERS活性基底。第三、由于对于场效应管来说,增强型以及耗尽型的场效应管在集成电路中都发挥着重要的作用。因此,调制场效应管的工作类型是一个比较有意义的研究方向。研究者们通常通过掺杂以及表面处理等技术来调制场效应管的阈值电压。本论文在第四章中通过使用聚焦离子束的双束结构对氧化铟以及氧化锡纳米线场效应管的阈值电压进行调制。在经过镓离子束辐照之后,氧化铟以及氧化锡纳米线场效应管的阈值电压开始向负电压方向移动。经过辐照之后,氧化铟纳米线场效应管的阈值电压从10V减小到1V,并且纳米线中载流子的场效应迁移率有所提高。阈值电压的降低使得场效应管可以在较低的栅极电压下工作,这有利于降低功耗；同时载流子迁移率的提升表明在经过辐照之后,氧化铟纳米场效应管的性能并未因为受到离子辐照而衰减。另一方面,使用光刻标记结合聚焦离子束的双束特性,我们研究了同一根纳米线场效应管在辐照前后的转移特性曲线变化,因此可以排除纳米线个体差异带来的影响。最后,通过对纳米线辐照前后进行高分辨TEM表征,我们对镓离子束辐照调制纳米线场效应管阈值的机理做出了相关解释。同时,我们也利用光刻标记结合离子束掺杂原位研究了N+离子束对硫化镉纳米线光学性能的影响。