随着半导体器件尺寸不断缩小,通过等比例缩小器件尺寸来提高器件性能的方法即将接近极限。因此,众多研究致力于发展新型的器件结构来满足纳米尺寸工艺条件下芯片对器件特性的要求,因而对纳米结构实现精细调控提出了更高的要求。在大规模集成电路发展方面,各种类型的场效应器件(MOSFET)的双栅／多栅、Fin-FET型和纳米线型等新型结构的出现,让器件的基本结构将从平面型(2D)进入到三维(3D)结构,有效提升了器件性能,使MOS器件尺寸的上断缩小和性能的持续提高。在众多新型MOS器件中,三栅结构的栅控能力强,被认为是最具前景的器件之一。开发适合三栅器件的新工艺已经成为集成电路技术发展的必然趋势。对于MOS器件而言,沟道表面的特性对器件性能极为重要的影响,平整光滑的沟道表面是获得高载流子迁移率(高性能器件)的基本保证。但是小尺寸三维沟道的刻蚀制备技术是无法直接实现平整光滑表面,因而发展了各种处理方法来获得理想的沟道表面,主要包括化学抛光、热氧化抛光、以及氢热处理等。本论文重点研究了高温下氢与硅、锗原子的相互作用特征,获得氢热处理对单晶硅纳米结构的有效调制以及实现平滑表面的方法。实验上,采用银纳米粒子辅助电化学刻蚀及微纳加工技术获得特定形貌的纳米结构样品,进行了一系列高温退火处理,包括调节各种氢气组分、温度、压强和时间等参量,表征分析其结构形状和表面形貌的变化特征,揭示结构变化规律和关键参量。我们还研究了三种不同晶向的单晶锗片在氢气热处理条件下表面形貌变化特征。同时,采用蒙特卡罗方法模拟单晶硅纳米结构的变化,给出氢作用下结构形貌演变的基本过程。研究成果为3D沟道的MOSFETs、纳米线基太阳能电池等的发展提供参考依据。