控制碳纳米管的取向生长，制备各种有序阵列结构的碳纳米管薄膜是实现碳纳米管实际应用的重要前提，也是实现碳纳米管实际应用的主要难题。本文利用化学气相沉积和等离子化学气相沉积两种方法研究定向碳纳米管阵列的生长机制和可控制备，目前主要在如下几个方面取得一些阶段性成果。通过调控碳源种类、射频功率、极板距离以及基底负偏压四个因素实现了对等离子体特性的控制以及碳纳米管的可控生长。实验结果证明可以用自偏压这个参数来诊断等离子体特性以及控制碳纳米管的生长。自偏压在碳纳米管生长过程中，发挥重要作用。并发现极板自偏压对碳纳米管的生长既有促进作用，亦有破坏影响，存在一个相互竞争关系。发展了一种低成本的实现碳纳米管可控生长的技术。利用等离子体增强化学气相沉积技术结合二维胶体晶体模板技术，通过控制碳纳米管生长时间、二维胶体晶体模板的保温时间以及聚苯乙烯小球的直径，有效地实现了对碳纳米管的生长位置、生长密度以及图形化的控制，同时揭示催化剂膜的微观结构与碳纳米管阵列生长之间的关系。提出了一种简单易行的控制碳纳米管生长模式的方法。利用等离子体增强化学气相沉积技术结合二维胶体晶体模板技术，通过控制等离子预处理工艺，实现碳纳米管从底部模式向顶部模式生长的转变。并且以顶部模式生长的碳纳米管阵列负载一层二维有序多孔Fe3C膜。这种非常特殊的形貌和结构表现出超疏水性质，明显的铁磁行为以及优异的光催化特性。研究温度、水分压以及碳源分压对碳纳米管阵列生长动力学的影响，发现碳纳米管阵列的生长速率随温度的增加而增加，随碳源分压的增加逐渐呈现饱和的趋势，随水分压的增加呈现先递增后递减的变化规律。用水辅助化学气相沉积（WACVD）法，并通过正交试验，可控制备出内径较大、长度和直径分布均一的1mm厚的定向多壁碳纳米管阵列薄膜。将该定向碳纳米管阵列薄膜直接用于锂离子电池负极材料，显示出良好的循环充放电稳定性。