硼元素严重缺电子的特殊电子结构使其具有十分复杂的键合机制,由此趋向于形成具有复杂多面体结构的物质,也使其具有复杂奇特的性质,因而备受科学界的广泛关注。虽然关于硼纳米结构的理论研究层出不穷,但实验方面特别是二维硼纳米结构仍是一个刚兴起的领域。本论文采用化学气相沉积法在H₂和Ar混合气氛环境下,直接在金属镍基底上成功可控制备出晶体的低维硼纳米结构,包括新型的赝面心立方结构的直接带隙半导体硼纳米片和α-T相硼纳米线两种低维硼结构,并用第一性原理计算软件Materials Studio模拟了一系列赝立方结构的硼纳米片,从中找到了与实验制备的新型赝面心立方结构的硼纳米片结构及带隙均相符的分子模型,为开发出新型的硼同素异形体奠定坚实的理论和实验基础。本论文的研究内容和创新点如下:（1）硼纳米片的化学气相沉积法制备、表征和光电性能研究。首先我们采用CVD法在金属镍箔基底上成功制备出新型赝面心立方结构的直接带隙半导体硼纳米片。在500 ℃的H₂和Ar混合气氛环境下可以制备出形状规则的新型赝面心立方结构硼纳米片。然后,采用FeC_l3溶液腐蚀镍箔基底,将硼纳米片成功地转移到任意目标衬底上,并进行结构和性能表征。HRTEM结果表明该纳米片是一种赝面心立方结构新相,这和理论计算模拟的晶体结构基本上保持一致。AFM结果表明硼纳米片厚度仅为6.94 nm。阴极发光和光致发光测试表明该条件下制备的硼纳米片是一种带隙为2.4 e V的半导体。这是实验上首次报道二维的赝面心立方结构的半导体硼纳米片,极大地丰富了硼的晶体结构,也在一定程度上为半导体二维硼的应用奠定了坚实的理论和实验基础。（2）赝面心立方结构硼纳米片的理论计算研究。利用第一性原理计算软件Materials Studio构建一系列由二十面体B₁₂为基本单元构成的二维硼纳米片结构,首先建立一个边长为0.8 nm的面心立方体晶格,以4个B₁₂球体填充填充该晶格的适当位置,删去B₁₂球体中的个别硼原子,或在B₁₂球体之间添加硼原子,几何优化（Geometry Optimization）后可得15个相应稳定的球棍模型。在这些模型中我们找到了与第二章硼纳米片晶体结构和电子结构相对应的理论模型。（3）硼纳米线的化学气相沉积法可控制备、表征和生长机理研究。首先我们直接以金属镍为基底,采用CVD法成功制备出了一系列的硼纳米线,通过改进实验工艺,得到了采用CVD的方法直接以镍箔为基底制备高质量硼纳米线的最佳温度为700 ℃,反应时间为1 h。其次,对制备的一系列硼纳米线进行SEM、TEM和EDX等表征,分别探究纳米线的表面形貌、晶体结构和元素种类等,进而揭示了该实验条件下硼纳米线的生长机制。