扭结和分叉即纳米线的生长方向突然变化，通常是随机的，因此有害。然而，控制扭结位置和扭结方向可以形成复杂的三维纳米线结构，有一些有趣的应用。生长条件（特别是温度和前驱分压）可用于诱导纳米线扭结。Wagner等人发现，突然的温度变化会影响纳米线催化剂共晶的稳定性，引起扭结。已有研究认为III－V族纳米线的堆垛层错可能会成为扭结区域［57］。然而，另外一些人则认为堆垛层错与扭结之间没有关系。
通过插入轴向异质结改变生长过程中纳米线的组分，可以控制扭结的位置。Dick等人研究了IV－III－V族的几种不同组合方式，发现生长行为可以归为两种可能的结果之一：①纳米线沿相同的方向继续生长并保持直立；②纳米线在其自身顶部扭结或向后生长，如图3.8（a）所示。结果取决于哪种材料首先生长。例如，GaP在Si纳米线上的生长将导致直立的纳米线，而Si在GaP纳米线上的生长将导致扭结。Dick等人假设，当在纳米线－催化剂界面发生岛（volmer－weber）生长而不是逐层（frank－van der merwe）生长时，纳米线会发生扭结。在GaP上生长的Ge的原位TEM显示，Ge最开始在Au和GaP纳米线之间的三相界析出。随着核的生长，Au沿垂直于原来的生长方向被推动，最终包裹在GaP纳米线周围，并继续向下移动到纳米线侧壁。Paladugu等人研究了在GaAs纳米线上生长的InAs，发现由于表面自由能较低，Au催化剂更倾向于与GaAs保持接触，从而驱动Au移动和InAs沿GaAs纳米线向下生长，如图3.8（a）所示。Paladugu等在后来的研究中发现，当InAs在GaAs纳米线的径向生长达到一定程度后，InAs段将偏离纳米线，形成分叉，如图3.8（b）所示。在所有这些研究中晶格不匹配似乎显得不重要。实际上，具有最大晶格失配（在InAs上生长的GaP）的界面导致直立未扭结的纳米线。
可以利用VLS机制从单个纳米线“树干”中生长纳米线“分支”来形成树状纳米结构或纳米树。Dick等人首先在（111）B GaP衬底上垂直生长〈111〉B方向的GaP“树干”，然后将Au沉积在“树干”上，从“树干”上进行二次成核，形成GaP“树枝”。GaP“树枝”与“树干”呈外延关系，沿3个可能的〈111〉B方向生长，从上方看3个〈111〉B方向彼此呈120°。有趣的是，如果“树枝”在GaP“树干”的旋转孪晶部位成核，生长方向会沿着另外一组的3个〈111〉B方向生长。因此，总共可以形成6个生长方向，彼此之间呈60°夹角。在后来的一项研究中，Dick等人利用InAs“树干”和“树枝”生长出位置可控的纳米树。在（111）B InP衬底上，“树干”沿〈111〉B方向垂直排列，而“树枝”沿〈112〉方向生长。通过合理设计初始“树干”的位置，相邻“树干”的“树枝”可以连接形成纳米网络。Wang等人研究发现了由Si和GaN制成的非外延纳米树结构［60］。TEM表征结果显示Si“树枝”沿〈111〉方向。
图3.8 具有不同InAs段生长时间的扭结GaAs／InAs纳米线的TEM图像［58，59］
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