自1999年Zwilling等人报道了用简单的电化学阳极氧化法制备TiO₂纳米管以来,TiO₂的纳米管结构逐渐引起了各领域科研人员的极大关注。与TiO₂薄膜相比,其纳米管结构具有良好的陷光效应、一维导电通道、大的比表面积以及独特的光、电性能,因而在很多领域诸如传感器、太阳能电池、光催化、生物医学以及微型电子集成器件等方面具有广泛的应用价值。首先,基于TiO₂纳米管生长的基底材料以及形貌结构对其组装的微电子器件的影响,在一些功能基底上快速地制备高度有序的TiO₂纳米管成为一个研究热点。尽管Ti基底上TiO₂纳米管薄膜的制备技术已经成熟,但是在其他功能基底（如:Si基底、导电玻璃基底等）上高效地制备高质量的TiO₂纳米管薄膜仍然具有一定的挑战性。本文通过高场阳极氧化法在Si基上制备出了高度有序、形貌可控的TiO₂纳米管薄膜,并详细地研究了阳极氧化参数（氧化时间、电压、电解液浓度）对其形貌和生长速率的影响。更为重要的是,结合阳极氧化过程中的电流密度-时间曲线,可以更容易地确定最佳的制备参数。这项工作为在功能基底上制备其它金属氧化物纳米管提供了简单、有效的方案。其次,我们采用多步阳极氧化和电化学还原相结合的方法制备出Ti³⁺自掺杂的TiO₂纳米管。通过调控电化学还原的时间和电压来调节Ti³⁺的掺杂浓度,进而改善其光电性能。在最优的制备条件下,获得了最高的光电流密度(⁰.525 mA cm^-2),是纯TiO₂纳米管光电流密度的3.1倍。借助多种表征技术、电化学阻抗谱以及Mott-Schottky曲线,我们为Ti³⁺自掺杂的TiO₂纳米管光电性能的提高提供了合理的解释。