人工微纳结构材料在近几十年来的发展非常迅速,特别是高性能光电器件的广泛需求推动了人们对微纳异质结材料的研究和探索。人们在微纳材料的设计、制备、表征以及应用方面取得了巨大的成就,以结构、功能多样化为导向的人工微纳材料已成为当前物理、化学以及众多交叉学科领域的前沿研究热点。本论文基于人工微纳异质结构材料,从以下两方面进行展开与讨论:首先,研究了金属微纳结构表面等离激元的激发和耦合效应,特别是实验和理论研究了热致相变材料二氧化钒（VO₂）对金（Au）的等离激元调控;其次,设计并制备了一种基于石墨烯（Graphene）-二维共价有机骨架（COFs）异质结构的人工光学微结构,研究了该结构的光电效应,并探索其在超高灵敏的高速光电转换方面的应用。论文主要按照以下结构进行论述:第一章,首先,简要的介绍了微纳加工技术的发展史,包括物理和化学方法实现微纳加工;其次,借助于各种微纳加工技术,人们成功的制备了具有优异光电特性的微纳结构材料体系,包括金属纳米材料体系、二维材料（以石墨烯为主）体系、多孔材料体系等。通过各种方法将几种材料体系有机结合形成微纳异质结构,进一步提高光电子器件的性能。因而,有必要对微纳结构进行更加深入的研究和探索。第二章,着重讨论热致相变材料VO₂对Au的等离激元的动态调控。主要包括以下几个方面,首先,通过水热合成法在石英基底上制备单分散VO₂纳米球形颗粒,并通过电子束蒸发技术,在其表面覆盖一定厚度的Au层,从而形成一种具有“介电核-金属半球壳”微纳异质结构的复合纳米材料;其次,通过数值模拟,计算了这种复合介电-金属微纳异质结构的光散射性质,并研究了其等离激元共振特性,同时,分别从颗粒尺寸和金膜厚度两个维度对光学性质进行调谐,系统研究了这两个参数对此新型复合纳米材料等离激元共振效应的调控;然后,选取VO₂粒子半径为250nm,表面覆盖厚度为15nm Au层的样品,利用微区暗场光学系统对纳米颗粒的光散射特性进行了实验测量,特别是,通过变温微区暗场光学系统的搭建（温度控制范围25℃-90℃）,我们研究了该新型复合纳米材料光学效应随着温度变化的响应,发现了VO₂热致相变（～68℃）对系统等离激元特性的显著动态调控效应。第三章,主要研究石墨烯-共价有机骨架(Graphene-COF_ETBC-TAPT)异质结的光学性质及在光电转换方面的应用。主要内容包括:首先,在考虑到石墨烯高的电子迁移率和光学透明等性质的基础上,通过选择具有光电活性的四苯基乙烯单体,在Graphene上原位合成了具有高度有序给体-受体拓扑的光敏二维共价有机骨架/石墨烯(2D Graphene-COF_ETBC-TAPT)纳米异质结构;然后,我们系统研究了这种Graphene-COF_ETBC-TAPT异质结构优异的光电响应特性,发现在473nm处的光响应率为?3.2′10⁷ AW^-1,时间响应为?1.14ms;最后,我们基于COFs的高比表面积和对气体的极性选择性,挖掘了这一复合纳米材料体系在高灵敏气体传感方面的应用,探索了通过特定的气体靶分子可逆地调节光探测器的感光性能。该研究为构建具有可编程材料结构和多种调节方式的先进光电功能器件提供了新的策略,为高性能光电探测器件的设计和制备提供了新思路。最后,我们对全文进行了总结,并针对未来金属微纳结构和二维多孔材料结构可能在光电子器件等方面的大规模应用方面的探索进行了展望。