亚波长尺度的纳米结构具有很多特殊的光学以及电子学特性,在生物学、光电子学、磁电子学等方面具有重要的应用。其中,二维光子晶体、布拉格反射镜、一维亚波长金属结构以及狭缝电极等亚波长结构广泛地应用于增强材料的发光效率、吸收效率以及拉曼效应。目前垂直于衬底平面方向的亚波长结构主要利用薄膜生长的方式制备,衬底平面内的周期性亚波长结构则一般利用光刻、电子束曝光（Electron Beam Lithography,EBL）、聚焦离子束电镜（Focused Ion Beam,FIB）、紫外、深紫外（Deep Ultra-Violet,DUV）以及极紫外光刻（Extreme Ultraviolet,EUV）、纳米压印、扫描探针等微纳加工的手段制备。然而这些方式一般具有设备价格昂贵、制备成本高、花费大、加工效率低等缺点。目前,大规模的、低成本的、高效的制备纳米结构依然存在诸多的限制。基于此,本论文从结构制备以及应用的机理等方面研究具有光学调制作用的亚波长结构的制备,以及其对其他光电材料光学和电学特性的调制作用。我们利用薄膜生长的方法制备了周期性亚波长Si₃N₄/SiO₂结构,研究它们对黑磷发光特性的调制作用;利用自组装的方法在Si衬底上制备了周期为200 nm的二维周期亚波长结构,研究了它们对铒掺杂氧化镓发光特性的调制作用;利用激光诱导材料的结构变化,分别利用GSBT、GST、Ti作为掩膜在砷化镓衬底上制备了特征尺寸为5 nm²20 nm的亚波长结构,分别研究了它们在狭缝电极以及表面等离子激元上的应用及机理。主要研究内容概括如下:1.)采用等离子体增强化学汽相沉积（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD）方法制备出周期性亚波长Si3N4/SiO2结构,在研究不同形态黑磷（Black Phosphorus,BP）的发射谱的基础上,选择层状的黑磷,研究了周期性亚波长Si₃N₄/SiO₂结构对黑磷发光特性的调制作用。结果显示结果显示在使用波长为740 nm、脉冲宽度为130 fs、重复频率为78 MHz的近红外激光作为泵浦源时,周期性亚波长Si₃N₄/SiO₂结构对黑磷发光特性有影响显著,在泵浦功率达到800 mW时,黑磷的发光由自发辐射转变为受激辐射,3794 nm波长位置出现的激射峰;当泵浦功率达到900 mW时,3765 nm波长位置出现单峰激射峰。2.)利用自组装技术在p型Si衬底上制备出二维周期性亚波长结构（硅纳米柱阵列）,系统研究了不同深度的二维周期性硅纳米柱对铒掺杂氧化镓发光特性的影响。首先通过PS自组装得到周期性纳米结构,随后利用激光脉冲沉积（Pulsed Laser Deposition,PLD）生长铒掺杂氧化镓,研究了在不同生长条件、退火温度下对所生长的铒掺杂氧化镓光学特性的影响。研究结果显示衬底温度为450℃,氧分压为0.1 mbar下生长、并经过900℃退火的铒掺杂氧化镓具有最好的发光性质,与此同时从理论上分析了不同深度、不同周期的硅纳米柱阵列对铒掺杂氧化镓发光特性的影响,结果显示周期性硅纳米柱阵列可以增大衬底对光的反射,增强铒掺杂氧化镓发光的强度。3.)利用激光直写技术在相变材料Ge₂Sb_1.5Bi_0.5Te₅（GSBT）和Ge₂Sb₂Te₅（GST）薄膜上分别制备出1D和2D周期性亚波长结构,研究了它们的等离子激元作用机制和对近红外量子点材料光致发光增强调制作用。在此基础上,进一步实现了特征尺寸为14 nm/220 nm的亚波长图形的制备,也成功地将相变材料中的图形转移到砷化镓衬底及Au膜中,研究了Au周期亚波长结构中等离激元对近红外量子点材料光致发光的增强作用,实现了²0倍的光致发光增强。4.)利用活泼金属钛作为掩膜材料,用激光直写技术在钛/氧化硅双层薄膜上诱导区域热氧化制备出来最小特征尺寸为5 nm（1/81波长）的深亚波长纳米结构狭缝电极,研究了狭缝电极的电学特性。建立了理论模型讨论聚焦激光与钛膜的相互作用,也实现了一次性制备5×10⁵个狭缝电极,电学测试结果显示狭缝电极有优异的电学性质,可获得高达¹.6ⅹ10⁵的开关比。研究结果显示激光直写方法制备的狭缝电极在光致发光增强等光学领域具有很好的应用前景。