一维半导体纳米结构是构建集成器件最基本的结构单元，以其优异的物理化学性质在新型纳米光电器件研究中有着重要的应用价值和广阔的前景，吸引了科学界和学术界的广泛关注。决定半导体性质的关键参数有很多，其中，带隙是决定半导体材料性质的最关键参数之一，影响半导体材料的吸收和发射特性。然而自然界中存在的半导体材料种类非常有限，材料带隙的局限性给半导体纳米信息器件的应用带来很多不便。研究人员为了克服天然半导体材料带隙的所带来的局限性，进行了很多带隙调制方面的出色研究工作。拓宽了可用材料的带隙范围，为下一步基于材料带隙的研究工作提供了广阔的空间。同时，研究人员通过实验手段将不同带隙的半导体材料在单基片上集成，并且实现带隙连续递变，为大规模集成器件应用迈出了重要一步。甚至，在单纳米线尺度上实现了带隙的连续可调。考虑到在纳米尺度下带隙调制的重要性，为了进一步深入研究带隙多样化在纳米信息器件中的优异性能，基于单纳米结构的带隙调制工作值得不断深入研究和讨论。本论文利用常用的纳米材料制备手段，例如，化学气相沉积法和水热法等通过改进实验装置制备出了具有特殊带隙结构的一维半导体纳米结构，特别是在单个纳米结构中实现了带隙调制。同时，我们利用这些独特的纳米结构设计并构建了几种新型的纳米信息器件，对相应的器件性能进行了系统研究。代表性研究成果归纳如下：（1）将步进电机辅助反应源移动装置整合到传统化学气相沉积系统中，在高温条件下实现了固体粉末源的替换。利用这一装置，首次设计并实现了组分对称递变CdSxSe1-x(x=0~1)合金纳米线，实现了沿纳米线轴向带隙对称调制。这些高结晶质量的纳米线，构成了天然的一维谐振腔，用于制作纳米线激光器。更加重要的是，我们设计了独特的“宽-窄-宽”对称带隙递变结构，这种纳米结构的发光沿轴向从中间的红色（CdSSe合金）向两端逐渐递变到绿色（CdS）。研究表明，在组分对称递变纳米线中光从中间向两端带隙增加的方向传输时，类似于无源波导过程，这样有效地降低了由于自吸收导致的能量损耗问题。相比较传统均一组分纳米线，利用这种对称结构构建的纳米线激光器的阈值大大降低。这也是我们首次报道了通过有效降低光在传输过程中的自吸收损耗来减小纳米线激光器阈值。（2）利用化学气相沉积法，通过改进实验方案，制备了轴向纳米线异质结构。本实验过程克服了高温腔体内固体粉末蒸发源难于控制的难题，成功合成了单异质结CdS/CdSxSe1-x，双异质结CdS/CdSxSe1-x/CdS纳米线，窄CdSxSe1-x段异质结纳米线等一系列异质结构，微结构表征说明这些纳米线具有很高的结晶质量，高分辨电镜结果也证实界面非常清晰。我们利用共聚焦近场光学显微镜对材料的光学性质进行系统表征，当激光在纳米线中部激发时，光向纳米线两端部传播过程，可以最大限度避免自吸收导致的能量损耗，大大提高传输效率，是一个理想的无损耗波导腔。同时，我们通过实验对比研究了传统组分均匀合金纳米线、组分对称递变纳米线和异质结纳米线的波导损耗情况，结果表明光在纳米线中传播相同距离后，异质结纳米线的波导损耗最小。利用这些特殊的带隙突变结构，我们在室温下实现了高质量的纳米激光器，并且这些纳米激光器具有低阈值，窄线宽等优异的性能。（3）利用化学气相沉积方法，通过多步反应合成了一种CdS0.49Se0.51/CdS0.91Se0.09合金纳米带横向异质结结构。这种异质结纳米带中间组分是合金CdS0.91Se0.09，两边外延生长了CdS0.49Se0.51，并且沿单个纳米带宽度方向实现带隙的跃变。在紫外光照射下，单纳米带的两侧发光为红色，中间部分发光为绿色，分别对应来自于不同组分的带边发射，沿其宽度方向呈现出“红-绿-红”的三明治结构。基于这一特殊的异质结构，利用电子束曝光技术制成异质结光探测器，对比纯组分CdS纳米带光探测器，异质结纳米带探测器具有宽的光谱探测范围(FWHM160nm)，高的灵敏度(1.16×103A/W)，高的开关比（106），高的量子效率（106）。（4）通过多步化学法合成了一种半导体-电介质-金属（CdS-SiO2-Au）复合纳米结构，研究了由于表面等离子体共振导致CdS带边发射的增强效应。在488nm激光激发下，由于产生表面等离子体共振使得CdS纳米线的带边发光增强五倍。时间分辨PL光谱也进一步证实了这一结果。同时我们研究了不同SiO2介质层厚度对带边发射的影响，结果发现介质层的最佳距离为5nm时，荧光增强效果最明显。这一个新型的CdS-SiO2-Au复合结构将会在光探测，光催化，生物纳米科技等领域具有潜在的应用价值。