MIM隧道发光结的研究是光电子学的前沿课题之一。其核心思想是电子隧穿两层金属膜之间的绝缘层时激发起表面等离极化激元SPP，然后将该激元与结表面粗糙度耦合发出可见光。本文详细分析了MIM隧道结发光的微观机制，采用MgF2制备了随机粗糙的表面，采用SiO₂微球自组织生长技术制备了确定粗糙的表面，并对MIM结的膜系结构及掩膜进行了设计，在此基础上，采用真空镀膜技术成功的制备了随机粗糙表面的发光隧道结和固定粗糙表面的发光隧道结，并观察了这两种不同粗糙表面的发光隧道结在直流电压作用下的发光特性，发现发光的颜色为红光，起始发光电压均为3V左右。采用四端法多次测量了MIM隧道结的电流—电压特性，观察到了隧道结发光衰减现象，结合对隧道结的俄歇谱以及表面透明度的测试，解释了这一衰减现象。此外在测量隧道结电流—电压特性时发现了负阻现象，并用电子束缚模型成功地解释了这一现象。为提高隧道结的发光效率，本文设计并制备了双绝缘层（MIIM）隧道发光结，实验表明其起始发光电压、击穿电压及稳定性均高于MIM隧道结，采用微光功率计测量了隧道结发光功率，发现其发光效率比MIM隧道结的发光效率提高了两倍左右，采用电子共振隧穿理论进行了合理的分析。最后，全文对MIM隧道结的结构及性能研究进行了总结与展望。