光学天线作为一个新兴的光学概念,类似于无线和微波天线,可以在亚波长范围内对光束进行有效的操控。在光学频率下,它可以充当辐射电磁波能量和局域电磁场能量之间的转换器。目前对于光学天线的研究已经得到了广泛关注,其研究范围包括:探测、传感、光谱分析和信息编码等多个领域。现如今亟待解决的是发展可直接电驱动的光学天线,这需要匹配合适的驱动源。近期研究人员利用相邻金属间的隧道结实现了隧穿电子激发的光学天线源,提出了全新的亚波长电光元件。传统发光二极管的发光速率取决于电子-空穴的自发复合过程,而这类光源响应速度主要由电子隧穿通过势垒的时间决定（～1飞秒）。超快的响应速度和亚波长的器件尺寸使得天线源可以用作纳米尺度的超快电光转换器件。近年来,这一领域在提高稳定性、外量子效率和片上集成等方面取得了显著的成果,但该领域仍然存在一些问题:光学天线源的发光光谱性质缺乏有效优化、难以实现光学天线源发光峰位的线性调节、高量子效率颗粒天线源的制作门槛过高、制作产率十分低。因此,研究电驱动光学天线的发光光谱优化和高效制作技术对于整个纳米光学领域都有积极的意义。我们的工作将围绕以下三个方面展开:（1）非弹性隧穿电子激发的腔等离激元辐射;（2）波长可调的电驱动光学天线研究;（3）基于模板-介电泳捕获法的可控纳米颗粒天线源设计。具体来说,本论文的主要创新点和研究成果包括下述几个方面:一、研究了基于‘银纳米线-分子绝缘层-金纳米带’平行纳米腔结构的电驱动光学天线。在足够的偏压下,电子将隧穿通过绝缘势垒同时激发结构的腔等离激元共振,随后银纳米线将该局域电磁场能量辐射产生自由光子。通过使用较大直径的纳米线,我们首次实现了多个腔模式的同时激发,并在光谱上观察到来自不同模式共振峰的有效分离。利用数值计算,我们清晰地识别了每个发光峰对应的腔模式阶数。这种基于腔等离激元模式天线源发光峰的半高宽最小可达27 nm,是之前报道峰宽的1/3。同时系统的讨论了该器件电子到光子转换效率的优化方向。二、利用腔等离激元模式对纳米腔尺寸极为灵敏的特性,我们通过改变银纳米线直径实现了波长可调的天线源。最低阶腔模式对应的共振峰移动速度可达到线径每增加1 nm导致发光峰2.5 nm红移。此外纳米腔支持的腔模式数量也受银线直径的影响,大尺寸的纳米腔将会支持新的高阶等离激元模式并在发光谱中产生新的高能共振峰。首次在实验中实现了发光峰位和个数同时可调的天线源。三、结合高精度掩膜版和介电电捕获技术实现了高效可控纳米颗粒器件的制作。通过调整掩膜版的尺寸,我们可以对纳米颗粒在电极上的位置、排列组合和朝向等进行灵活的控制。在我们的实验中,隧穿电子集中在颗粒与电极接触的有限区域通过隧道结,这将利于有效激发结构的等离激元共振。单颗粒天线源的外量子效率达到2.5×10-4,比目前报道的平板型天线源高了一到两个量级。其次我们的天线源在大气环境条件下实现了长时间稳定工作。最后在实验中展示了朝向可调的颗粒二聚体和三聚体天线源。