表面等离激元共振（surfaceplasmonresonance,SPR）因其优异的光学性质已经在不同研究领域展开广泛研究,并且SPR建立起了不同领域之间的联系。在宽波段范围内（深紫外到近红外）对SPR性质进行高效且连续地调控是推动SPR性质在生物传感、光学成像、增强光谱以及纳米能源等领域持续发展的基础。铝储量丰富、成本低廉。虽然铝易于氧化,但是在其外部形成2-4 nm的氧化层可以作为天然的保护层阻止内部进一步氧化,因此其化学性质和光学性质十分稳定。加之铝纳米结构可以在深紫外可见近红外宽光谱范围内激发SPR,因此铝纳米结构在宽波段范围内提升SPR具有很大的优越性能。但是,由于金属较高的欧姆损耗导致目前基于铝纳米结构的SPR性能较差。目前,研究发现高折射率介质和半导体纳米结构具有较低的损耗特性。因此将金属纳米结构与高折射率纳米结构相复合有望在一系列低能量损耗的光子器件应用中补充甚至取代等离激元纳米结构。针对以上问题,本论文以实验为主,利用激光干涉光刻技术和纳米压印技术制备铝纳米结构和铝/硅纳米复合结构。通过结构的设计以及结构参数的调控,期望在深紫外可见光近红外宽波段范围内对SPR进行高效且连续调控,为等离激元研究实现大量商业化应用奠定基础,使基于铝及其复合纳米结构成为可持续SPR性质研究的一种极有前途的新结构。本论文包含五个部分。第一部分为绪论,主要介绍了表面等离激元光子学、高折射率纳米结构以及金属介质复合结构的相关理论以及研究现状。着重介绍了表面等离激元目前面临的问题以及解决方案,在此基础上提出了本论文的研究框架。第二部分主要介绍了纳米结构的制备手段以及光学性能表征手段。第三部分主要制备了一维铝纳米光栅结构,通过Al膜层的引入成功地在紫外宽波段范围内对SPR性质的连续调控,而且,首次在此宽波段范围内获得了超窄的SPR线型。第四部分主要制备了二维铝纳米阵列结构,通过晶格参数的调控以及角分辨光学测试,成功地在单一纳米结构上实现了 SPR性能从近红外到可见光到紫外宽波段范围的连续且高效地调控,并且首次在近紫外区获得了超窄的半峰宽。第五部分,首先研究了周期性高折射率纳米结构的光学性质,实验上证明该结构在可见光区具有类等离激元性质。通过结构的设计成功地将外部光场高效地局域在介质结构内部,并通过结构参数的调控和激励角度的精细控制成功地实现了共振波长在宽波段范围内的有效调控。这为金属/介质复合结构的研究奠定了基础。随后,将铝纳米结构和硅纳米结构相结合形成层状的复合结构,并研究了该结构的SPR光学性质。结果表明高折射率纳米结构的引入,成功实现了该结构在可见光到近红外宽波段范围内的SPR性质的连续调控。本论文工作的创新点和主要研究成果如下:1.紫外宽波段超窄SPR线型的连续调控。通过一维Al纳米光栅结构的制备以及Al膜层的引入,利用Al膜层和Al纳米光栅之间模式的耦合,成功地在紫外区首次获得了约9nm超窄的SPR线型。并通过入射光的入射角度和方位角度的精细调控,可以在紫外宽波段范围内成功实现SPR性质的连续调控。2.近紫外到近红外宽波段范围超窄SPR线型的连续调控。成功制备了大面积且高质量的二维Al纳米阵列结构。通过结构周期的调控,首次在近紫外区（约400 nm）获得了 14 nm超窄的半峰宽。通过对入射光的入射角度和方位角度的精细调控,成功在单一体系结构上实现SPR共振峰从紫外区到近红外区的宽波段范围内的有效调控,在近红外区,SPR的共振峰可以获得约8 nm超窄的半峰宽。3.高折射率纳米结构的光学性质的研究。成功制备了大面积且高质量的Si纳米孔洞结构和Si纳米光栅结构。利用角分辨紫外可见近红外反射谱光学性能表征技术探究了这两种高折射率纳米结构的光学性质,实验结果表明:通过结构的设计和激发光角度的精细调控,使得局域在介质内部的光场共振波长可以在可见光波段得到高效地连续调控。高折射率纳米结构在可见光区具有类等离激元性质,这为高折射率纳米结构和金属纳米结构的复合结构的研究奠定基础。4.Si-Al复合结构光学性质在宽波段范围内的连续调控。成功制备出了层状的Si-Al复合纳米孔洞结构,利用激子-等离激元间的相互作用,成功实现了 Si-Al复合结构在宽波段范围内（580 nm-891 nm）的高效调控。实验结果表明,高折射率Si纳米结构的引入使得金属Al纳米结构的等离激元共振峰的线宽得到压缩,光的局域性得到增强。该复合结构的光学性质的探究为光催化、光伏、生物传感以及太阳能电池等领域开辟了新的研究途径。