随着物理、化学等基础学科和半导体微电子技术的发展,人类对于微纳米尺度世界的探索取得了前所未有的突破,最直观的体现是集成电路的不断成熟,但“摩尔定律”的发展已经接近瓶颈,传统硅集成电路的制备工艺由于工艺参数、制备温度等限制不适用于其他具有优异性质的半导体材料。为追求更小的尺寸以及更高效率的芯片性能,实现各类功能器件在芯片上的灵活高效集成,就要求研究者们开发新的技术来制造性能优异的微纳集成器件。在各类高性能材料中,氧化锌（ZnO）是一种很有前途的透明金属氧化物,室温下的禁带宽度为3.37 e V,激子束缚能高达60 me V,是紫外光电器件领域应用最为广泛的材料之一。目前ZnO的微纳结构制备方法如水热法、分子束外延等通常需要极端的制备条件,且不易形成任意图案化的微纳结构。本文利用飞秒激光直写的方法,利用激光与溶胶-凝胶前驱体的相互作用,可以在衬底上单步、高效的合成任意图案化的ZnO结构并制作微纳器件,主要工作如下:（1）基于溶胶-凝胶法的原理来配制飞秒激光直写的前驱体溶液,前驱体经过旋涂、飞秒激光直写、清洗步骤后在衬底上留下反应生成的ZnO样品,在激光直写过程中控制压电位移台或者激光焦点的移动可以得到复杂的图案化ZnO产物,经吸收光谱测试得出飞秒激光直写前驱体溶液时发生了多光子吸收。利用二次离子质谱方法直接测试了激光直写生成的产物,测试结果有力证明了产物的成分为ZnO。（2）为解决飞秒激光直写ZnO过程中产物形貌不连续的问题,在前驱体溶液中加入甘油作为功能添加剂,在加入甘油添加剂之后的飞秒激光直写过程中,随着甘油含量的上升,ZnO产物的形貌越来越平整致密,且产物颗粒尺寸均匀,表面粗糙度逐渐降低。研究发现甘油对整个体系的作用主要分为两个方面,其一是抑制前驱体内溶质水解和缩聚,控制后续ZnO晶体的成核尺寸;其二是甘油分子间通过氢键互相交联从而提高前驱体溶液粘稠度,降低溶质移动速率,成核后的ZnO颗粒在甘油的包覆作用下生长速度得到控制,使得激光直写后的产物颗粒尺寸均匀、形貌可控。（3）实现了飞秒激光直写的ZnO微纳紫外光探测器的制备,并测试其对365 nm波长紫外光的光电响应性能。研究了甘油添加剂对ZnO微纳器件性能的影响,实验结果显示在前驱体溶液中加入20%含量甘油的情况下器件光/暗电流开关比可以从10~2提升到10~5,并探究了甘油改善ZnO形貌从而提升器件性能的化学机理。测试结果表明飞秒激光直写的ZnO微纳器件在紫外探测领域具有极大的应用潜力。本工作利用飞秒激光直写技术,实现了多种衬底条件下ZnO纳米材料的单步高精度图案化制造,并利用甘油添加剂改善了ZnO的产物形貌和微纳器件的性能,为ZnO在紫外光电器件等领域的应用拓宽了道路。