纳米金属材料独特的表面等离子体共振特性,在材料科学、生物医学与光电器件等领域具有良好的应用前景。目前,基于表面等离子体共振的荧光增强效应成为近年来的研究热点之一。虽然金属表面等离子体荧光增强效应的研究已经取得了长足的进展,但在工艺简单、形貌可控、效率高以及工业化应用方面仍存在很大的挑战。本论文主要研究了金属表面等离子体增强荧光的机理,以及金属颗粒的尺寸、形貌对其荧光增强效应的影响,进而将其应用于增强LED芯片发光。此外,我们还探讨了基于表面等离子体共振的光热效应,并将金纳米空腔结构应用于癌细胞的光热治疗。本论文主要研究内容和成果如下：在第一章中,概述了金属表面等离子激元的基本性质,以及基于表面等离子体共振的增强效应研究进展及其应用。在第二章中,首先简要介绍了半导体量子点的基本性质,量子点由于发光效率高,亮度强,及其荧光波长的尺寸依赖性,在生物医学和光电器件领域有着广泛的应用。利用量子尺度效应制备了不同波段的半导体发光量子点,包括可见光波段的CdSe量子点以及可见-近红外波段的CdTeSe、CdTeS合金量子点。通过改进实验装置以及对反应时间、合金成分等参数的调节,得到了高质量、高亮度、波长可调的量子点,并进一步将水溶性的CdTeS量子点应用于乳腺癌细胞标记。在第三章中,主要研究了金属-荧光量子点复合体系的共振荧光增强效应。采用简单的化学液相自组装法分别制备了Ag或Au纳米颗粒薄膜,通过反应物浓度和后期退火温度的调节实现了对金属颗粒表面等离子体共振吸收特性的有效调控,并与CdSe量子点耦合,研究了金属表面等离子体增强荧光的机制。由于退火形成的蠕虫状结构使得CdSe量子点的发光强度最大提高了11倍。我们进一步设计了一种更简便快捷的电化学组装法沉积纳米Ag薄膜,并用于增强CdSe的发光。在第四章中,将金属表面等离子体荧光增强效应进一步应用于增强LED的发光。采用简单的磁控溅射方法在GaN蓝光LED表面溅射一层Ag薄膜,通过调控Ag薄膜的厚度以及退火温度,使得GaN芯片的发光增强11倍。我们进一步将共振增强效应应用于LED顶部荧光粉发光增强。将金属纳米结构与微米尺度的Sr2Si5N8:Eu2+荧光粉耦合,通过对颗粒尺寸、形状及颗粒间距的控制,荧光粉的发光强度最大增强了6倍。在第五章中,研究了金属纳米颗粒基于表面等离子体共振特性的光热效应。采用流电置换反应制备了Au纳米空腔结构,通过实验参数调控其表面等离子体共振吸收特性。取吸收波长为800nm附近的Au纳米空腔应用于乳腺癌细胞和肺癌细胞的光热治疗,发现经808nm的近红外激光照射处理之后癌细胞大量凋亡。本论文的创新点主要包括：1、设计了一种改进的实验方法,在真空条件下合成了CdTeSe近红外量子点,这种真空合成方法重复性高,量子点产率高。进而我们采用更简便的一步水热法在水相中直接合成了CdTeS量子点,通过反应时间的调控,实现了量子点的发射峰在可见光波段至近红外波段的调节,并进一步将制得的量子点应用于乳腺癌细胞的荧光标记。2、采用简单的自组装工艺及后期热退火处理形成了金属蠕虫状结构,相对于球形纳米颗粒,蠕虫状结构具有更多的热点(Hot Spots),这些热点部位的电磁场极大增强,从而导致更强的荧光增强效应。设计了一种电化学法沉积纳米Ag薄膜,其表面的量子点荧光强度得到了很大的提高。这种电化学法具有工艺简单,快捷高效,成本低,且适用于大面积生长的优点。该方法还可以推广到其他的导电衬底上制备Ag纳米颗粒,从而可进一步应用于增强光电器件的效率。3、利用Ag纳米颗粒的表面等离子体共振特性实现了GaN芯片的发光增强11倍。通过对Ag颗粒尺寸形状及其颗粒间距的控制,首次实现了微米尺度的荧光粉的发光增强。4、利用Au纳米空腔结构初步实现了乳腺癌细胞和肺癌细胞的光热治疗,这种温和、微创、高效的肿瘤诊疗技术具有广阔的应用前景。