硫系材料例如ZnS/Se具有光学响应时间快、光损耗低、声子能量低等优点,在光学传感、测试、制造等领域得到了广泛的应用。但是,单一功能的硫系材料在近年的发展中也遇到了许多瓶颈问题,例如发光波长短、材料稳定性较差,应用性能单一等。为此,诸多研究者们开始致力于材料改性研究,以期对材料的性能进行升级并引入新的特性。目前,研究最多的方法是不同元素的掺杂组合,特别是两种或两种以上的元素进行的共掺方式。在大多数可掺杂离子中,由于Co元素具有丰富的吸收、发射能级和磁性,所以可以通过引入Co元素来增强和扩展硫系化合物材料在红外场中的光学性质。同时,Ga₂O₃作为一种宽禁带半导体（4.9 e V）材料的电学性能和发光性能一直是人们关注的焦点。当然,通过引入Ga₂O₃这种半导体氧化物可以实现光电性能的提高。但是,在目前相关的研究中仍有许多问题没有解决。首先,共掺杂离子通常存在于具有相对相似性质的元素中,如Co和Fe,这使得掺杂元素的主要特性发生冲突。其次,掺杂浓度低,元素的掺入度不高,制备效果差。然后,各种模式的材料研究还不足以形成完整的研究路径。最后,单一掺杂方法存在的问题、应用范围过小、没有实质性突破。事实上,要解决上述问题,就必须对材料的性能组合的方式进行更深入的调研,对元素的掺入性能进行更细致的研究,并采取更加创新的掺杂方式以获得较好的共掺复合材料。为了解决这些问题,并为获得宽光谱、多功能应用的新型材料,本文的研究工作主要从以下几个方面展开:一、采用固相烧结法制备了（Co）_x（Ga₂O₃）_0.6-x（ZnS/Se）_0.4（x=0.1,0.3,0.5）硫系复合陶瓷材料并研究了其物理性质。首先研究了制备过程中的烧结温度对于陶瓷材料基本性能（尺寸收缩率、质量损耗率以及摩尔质量比）的影响。接着对材料进行了相关物理特性的表征,主要包括结构特性、光学特性和表面形貌。结果表明,我们所设计的材料与设计初衷吻合,它具有覆盖从可见光区域到中红外区域良好的光学特性。同时,它满足作为后续制备各种纳米材料的源体材料。二、采用脉冲激光沉积法制备了（Co）_x（Ga₂O₃）_0.6-x（ZnS/Se）_0.4（x=0.1,0.3,0.5）硫系复合纳米薄膜类材料并研究了其物理性质。在这一部分内容中,我们对所研发的新功能材料进行了深入、系统、全面的研究,分别是:第一步,材料不变、配比不变、条件改变,以获得最佳掺杂配比;第二步,材料不变、条件不变、配比改变,以获得最佳掺杂配比;第三步,条件不变、配比不变,材料改变,已获得最佳的应用方向。对于我们所制备和研发的纳米薄膜类材料已经具备了深入的了解。所研究的硫系复合半导体材料具有优异光学和电学性能,具有一定的光电领域应用潜力。三、提出磁极化脉冲激光烧蚀（MPPLA）法制备了梭形（Co）_x（Ga₂O₃）_0.6-x（ZnS/Se）_0.4（x=0.1,0.3,0.5）纳米颗粒以及圆形纳米颗粒并比较研究了它们的物理性质。实验对不同形状颗粒的形成机理和生长过程进行了深入的研究。X射线衍射（XRD）测试证实了所有纳米粒子的晶体结构。拉曼光谱显示了多掺杂元素的成键振动信息。结果还表明,Co和Ga元素浓度越接近,多能级轨道的跃迁越频繁。此外,用X射线光电子能谱（XPS）证实了材料中Co和Ga是以+2和+3价形式存在。利用透射电子显微镜表征了纳米粒子的形貌,表明了新方法的有效性。建立了磁场对等离子体羽流影响的物理模型,解释了梭形纳米颗粒的形成。最后,对颗粒的光学性质进行了测试,结果表明纳米颗粒的荧光光谱可以根据材料的成分的变化而进行规则的改变。四、采用脉冲激光干涉烧蚀法制备了填充（Co）_x（Ga₂O₃）_0.6-x（ZnS/Se）_0.4纳米颗粒石墨烯纳米孔阵列双波长纳米激光器。这一部分研究内容主要介绍了在近红外波段所制备的石墨烯纳米孔阵列双波长激光器。通过调整光路,利用纳秒脉冲激光实现了三光束干涉,大大降低了研究成本。同时,利用三束激光干涉刻蚀技术制备了纳米孔阵列,其直径为1μm,采用PLD方法在光刻胶纳米孔阵列上涂覆石墨烯,这是从具有结构的靶材上制备石墨烯的创新方法。证实了石墨烯对PL光谱的调制作用。然后,我们提出了一种新的纳米技术,称为磁极牵引纳米填充技术,用于将不同Co和Ga浓度的纳米颗粒填充到孔中作为纳米激光器的纳米增益介质。最为重要的是,在室温下,测量到了在868和903 nm双波长的激光辐射。本文的研究为（Co）_x（Ga₂O₃）_0.6-x（ZnS/Se）_0.4材料在光电器件方面的应用提供了实验及理论支持和证明。