亚波长金属微纳结构因其特有的表面等离激元的激发、耦合、传输所引起的丰富特殊的光学性质而成为当前信息技术、探测传感、生命科学及其交叉学科领域的一个重要研究热点。微纳光学的不断进步正在逐渐颠覆人们对传统光学的认知,微纳光学器件在人类未来的科技与生活中将扮演核心角色,这对亚波长金属微纳结构光学器件的可靠制作提出了更高的要求。近年来,随着纳米科学及先进设备控制技术的迅猛发展,针对不同应用领域的功能化新型表面等离激元金属微纳结构的制作方法层出不穷。然而,现有的制作方法在高分辨、高效灵活性、工艺复杂性及应用兼容性等方面存在一定的挑战。本文从功能性应用的表面等离激元金属微纳光学器件的制作需求角度出发,通过改进的加工工艺可靠制作新型表面等离激元金属微纳结构,并探索所制作的结构在光学领域的实际应用。本论文的主要内容介绍如下:（1）粘附层被广泛使用于电子束直写技术的传统湿法加工流程中,然而由于粘附层的有损性,对制作等离激元微纳光学器件的性能产生一定影响。针对该问题,我们系统地研究了使用湿法剥离工艺在硅衬底和镀有光学厚度的金衬底上进行无损耗粘附层等离激元金纳米结构制作的可靠性。同时,通过对统计结果进行分析,综合评估无粘附层金属纳米结构的图案化行为,并利用力学建模分析和对照实验表征其失效行为的内在机理。该相关研究结果为在微纳加工领域获得可用于等离激元和转移印刷等应用的无粘附层金属微纳结构的可靠加工制作提供了非常有效的参考信息及技术基础。（2）利用电子束直写及直接沉积金属薄膜的全干法可靠制作表面增强拉曼散射（surface-enhanced raman scattering,SERS）衬底,该衬底是由三维（three-dimensional,3D）环型的表面等离激元金纳米结构构成。这种3D纳米阵列可以使用电子束直写技术结合金属薄膜沉积直接制造——通过定义光刻模板,无需额外的剥离工艺,因此可以保证超洁净的金属表面。同时,与具有相同等离激元共振位置的平面对应物相比,可实现更强的电场增强,由于3D模型的衬底存在多个热点用以提高SERS的性能,并且立体纳米结构具有较大的比表面积,最终其增强因子（enhancement factor,EF）可高达4×107。通过系统的实验和模拟对改进SERS性能的机理进行了探索和分析。最后结果证明,通过利用电子束直写技术定义及直接沉积金属的方法可以可靠制作具有加工简易可行性、高可靠重复性及高性能的三维金纳米环结构阵列,可用于增强拉曼光谱的相关应用。（3）针对传统电子束直写技术制作跨尺度等离激元金属微纳结构时存在的邻近效应和加工效率低下等问题,开发了一种基于预定义纳米沟槽的高效干法加工工艺。该工艺只需按照加工图案的轮廓对正性抗蚀剂进行单像素曝光后直接进行金属沉积,再通过简单的胶带覆盖及选择性剥离过程,便能可靠地制作跨尺度等离激元金属结构,极大地减轻邻近效应和解决逐点曝光的低效率问题。通过基于界面力学的理论模型可清楚地理解加工过程中纳米沟槽辅助的薄膜选择性剥离行为,从而为可靠制作提供理论依据。（4）利用基于预定义纳米沟槽的新型电子束直写加工策略可靠地定义了具有极小间隙的跨尺度无粘附层金属等离激元微纳结构,如具有亚10 nm间隙的微米级金属图案光学器件,具有亚10 nm的表面等离激元金纳米圆盘二聚体及方形二聚体等,并探索了其在近场光学和SERS方面的巨大应用价值。此外,该工艺特殊的选择性剥离行为提供了一种快速制作策略,这种制作策略可以获得同时包含宏观微观特征的可撕化彩色标签,我们对这种标签在防伪领域的潜在应用进行了制作和展示。（5）面向基于Ge在可见光波段的反常色散特性的Ge-金属间隙等离激元谐振体在高光谱调控性的应用需求,通过利用电子束直写技术、金属直接沉积及原子层沉积等工艺相结合,制作两种不同的实验体系结构对该谐振体的光谱调控性进行了直观的验证。基于正向结构的Ge-Au间隙等离激元谐振体的单粒子散射实验验证了该体系的光谱可调性。改善加工方案后,制作了反向构型的Ge-Ag间隙等离激元谐振体阵列,并对其等离激元颜色的产生和频谱的调控性进行了演示。该工作揭示了反常材料色散在改善间隙等离激元光谱可调谐性方面的优势,同时发展的新型制作方式为未来的可调谐等离激元器件的设计和制造提供了参考。