本文的主要内容是利用辉光等离子体辅助化学气相沉积法(GPCVD)和脉冲激光沉积法(PLD)在硅衬底上制备垂直排列的碳氮纳米锥阵列(CNNC)。对制备的碳氮纳米锥薄膜进行了表征；基于薄膜表征和实验条件对CNNC阵列生长的影响进行分析,对CNNC的生长机理进行了讨论；并对碳氮纳米锥薄膜的电学和光学特性进行了研究。在合适的实验条件下,垂直排列的CNNC阵列具有完整的锥状形貌,具有β-C3N4微结构和约3-4nm的顶端曲率直径。这种CNNC阵列具有多方面的潜在应用,比如原子力显微镜探针、场发射平板显示器中的电子发射阴极、太阳能电池中电子俘获电极等等。GPCVD是在低气压下进行气体放电产生具有高密度、电离度的等离子体,以增强化学反应,并降低衬底温度,可以在较低衬底温度下制备碳氮薄膜和纳米锥阵列.脉冲激光沉积(PLD)是一种利用脉冲激光对靶材进行烧蚀,然后将烧蚀产物沉淀在不同的衬底上得到薄膜的一种手段,特别适合难熔多元化合物薄膜的制备。论文主要包括两个方面的研究内容：(一)碳氮纳米锥薄膜制备：利用直流反常辉光放电等离子体沉积方法在覆盖催化剂Ni的Si衬底上制备了具有垂直排列的碳氮纳米锥阵列。纳米锥的形貌、成份、结构、结晶性以及分布等取决于多种实验条件,实验主要对衬底的选择、放电气体的选择、改变放电气体的流量比以及放电针尖与衬底间距离等方面的影响因素来研究,从而找到制备具有较好形貌和结晶性的碳氮纳米锥阵列薄膜的理想条件。(二)碳氮纳米锥薄膜表征和特性研究：通过各种分析测试手段来对合成的CNNC阵列进行表征,包括扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线光电子谱(XPS)。透射电镜和衍射图像表明CNNC主要为单晶的β-C3N4结构,XPS谱表明[N]/[C]的原子比大约0.64, sp3-N-C、sp2-N-C和N=N&N=O键的含量分别为57.2%、36.3%和6.5%,生长的CNNC中的C原子主要和N原子成键,而大多数N原子和C原子以sp3杂化态结合成键。合成的纳米锥阵列具有极小的尖端曲率半径。薄膜特性主要从电学特性和光学特性两方面来研究,电学测量显示纳米锥阵列具有良好的导电性,单根纳米锥的电阻率约为1.6×10-3Ω.m.薄膜；在300-800nm波段的吸收谱显示薄膜在全波段都具有较高的吸收率,在偏紫外波段吸收率最高,向红外波段方向吸收率逐渐降低,薄膜的形貌、电学和光学特性决定了用碳氮纳米锥阵列作为电子传输层有利于提高聚合物/无机复合薄膜太阳能电池的激子产生率、激子电荷分离率和电子传输效率。在直流等离子体反应沉积法合成碳氮纳米锥实验中,可以直接观察石英筒中的放电过程以及薄膜沉积情况,易于调节控制薄膜的生长过程；同时衬底表面温度较高而体温度和环境温度较低,这将大大降低高温对衬底的破坏和造成的污染。本方法合成的碳氮纳米锥阵列在高效率的太阳能电池电子俘获电极和高性能的场致电子发射电极上具有很好的应用前景。