周期性微纳结构阵列具有独特的光学、电学和化学特性,被广泛应用于各种重要的领域,如光电子器件、等离激元超材料、催化和生物医学等。众所周知,周期性微纳结构阵列的光学性质与其尺寸、形状、材料组成和周围介质环境密切相关。通过调整微纳结构阵列中结构单元的特性和空间排列,可实现对器件光学性能的可控调节,如光反射率和吸收率等。然而,目前实验上对微纳结构阵列的光学性质的调控一般通过对其结构参数的调整来实现,且绝大部分基于微纳结构阵列材料和器件都是静态设计的,人们无法根据需求进行实时的主动动态调控。针对以上问题,本论文采用操作简单、结构形貌可控的胶体晶体模板法,结合磁控溅射、等离子体刻蚀和“喷涂+旋转”技术构筑了不同材料、不同结构的二维微纳复合结构阵列,并探索其结构参数和外物理场对二维微纳复合结构阵列光学性质的影响规律。具体的研究工作概括如下:（1）采用磁控溅射技术在胶体晶体模板上可以成功制备一系列结构参数不同的磁性纳米阵列,利用等离子体刻蚀技术可以实现胶体晶体球间隙的可调,用SEM技术表征微观结构表明样品具有较好的周期性排列。（2）以磁致伸缩材料Fe Ga合金为靶材,成功制备了一系列不同结构尺寸的Fe Ga纳米球壳结构阵列样品,实验研究结果表明,当膜厚度相同,随着球壳直径增大,光吸收峰发生红移,吸收强度变弱;当球壳直径相同,随着膜厚度增加,光吸收峰红移,吸收强度增强;这与已报道的研究结果规律一致。但是本研究的创新性主要是对Fe Ga纳米球壳结构阵列施加垂直外加磁场后的光吸收变化,发现当磁场强度从0～+1570 Oe范围内变化时,对光吸收率的调制最大可达到～15%,说明通过调节外加磁场强度可以实现精细可逆地调节光吸收峰的强度、位置和宽度。这是由于Fe Ga纳米球壳薄膜具有磁致伸缩效应,在外磁场作用下,Fe Ga纳米球壳阵列结构参数尺寸发生变化,从而实现了对Fe Ga纳米球壳阵列光吸收性能的精细动态可逆调控。基于电磁波与二维纳米球壳阵列相互作用理论,数值模拟计算结果表明与实验结果相一致。这不仅为通过磁场调节材料的光吸收性能提供了一条新的途径,还为人们对磁场动态调控光场提供了新的见解。（3）以单质金属Co为靶材,成功制备了具有不同球间隙的亚波长尺寸的二维磁性Co纳米球阵列膜样品。实验研究结果表明,经等离子体刻蚀后的磁性Co纳米球阵列膜仍保持着规整的六角周期性结构,且光反射峰峰强减弱,峰位发生蓝移。对未刻蚀和刻蚀的磁性Co纳米球阵列膜施加一个垂直的外加磁场,通过比较光反射谱发现,刻蚀后的磁性Co纳米球阵列膜的反射光谱表现出更灵敏的外加磁场响应。随着外加磁场的增大,磁性Co纳米球阵列膜在近红外波段的光反射峰强度逐渐增强,在1000 Oe磁场下光反射峰值增强了12.3%。对于未刻蚀样品,外加磁场主要通过改变磁性Co纳米球阵列膜的磁有序,从而影响其复折射率进而影响其光反射性能;对于刻蚀后的样品,除了外加磁场对样品的磁有序产生影响外,还有诸如散射、衍射等其他物理机制相互竞争的影响,因素比较复杂,这些影响的物理机制不同于具有磁致伸缩效应的Fe Ga纳米球壳结构材料的物理机制。本项目的研究结果表明也可通过调节外加磁场强度来实现对Co纳米球阵列膜光反射峰峰强的可控调节。（4）石墨烯具有很好的导电性和透光率,利用“喷涂+旋转”法,成功地在胶体晶体模板上构筑了一系列不同结构尺寸和厚度的石墨烯微纳结构阵列薄膜。研究结果结果表明,当喷涂次数固定,胶体晶体球尺寸从600 nm增大到1200 nm时,氧化石墨烯纳米结构阵列薄膜的光透射峰峰位从752 nm红移到1501 nm,红移了749nm;石墨烯量子点纳米结构阵列薄膜的光透射峰峰位从752 nm红移到1497 nm,红移了745 nm。但与胶体晶体模板的光透射峰相比,石墨烯微纳结构阵列薄膜的光透射峰峰位均发生了几到几十纳米的蓝移。保持胶体晶体球尺寸不变时,随着喷涂次数的增加,氧化石墨烯纳米结构阵列薄膜的光透射率逐渐减弱,降低了2.17%,而石墨烯量子点纳米结构薄膜的光透射率反而逐渐增强,增强了2.25%。二者对光透射率的调节幅度都比较小,可能是由于氧化石墨烯和石墨烯量子点的颗粒尺寸比较小,不同于石墨烯的高导电特性,没有形成等离激元耦合吸收所致。该研究为拓展石墨烯材料在未来光学器件及光电子材料提供一种设计思路。