有序微纳米结构在光、电、磁、热等方面展现出独特的性质,从而在光电子器件、生物传感、磁性存储材料、表面增强拉曼散射、声子衍射光栅等高新技术领域有广泛的应用。胶体自组装由于工艺简单灵活,成本低,易操作等优点在有序胶体晶体的制备中发挥着重要的作用。本论文工作围绕聚苯乙烯(PS)微球自组装胶体晶体展开,分别介绍了胶体晶体的两个重要应用：一是作为模板,另一方面是构筑光子晶体。本文的主要内容包括以下三个部分：1.利用气液界面自组装方法制备单层的PS胶体晶体模板,运用该模板在硅衬底上制备有序的ZnO纳米棒阵列,这种方法可以有效的减小ZnO纳米棒场发射尖端的电子屏蔽效应,从而起到改善场发射性能的作用。2.通过减小材料的功函数可以进一步提高场发射性能,我们在结论1的基础上,利用单层PS胶体晶体掩膜通过水热方法合成了Ti元素掺杂的有序的ZnO纳米棒阵列。对样品的微观形貌和晶格结构做了系统地分析。场发射性能的测试结果表明,在一定掺杂范围内掺杂浓度增加,ZnO纳米棒阵列的场致增强因子p随之提高,开启电场和阈值电场逐渐降低。这是因为ZnO的费米能级逐渐向导带方向移动,从而功函数也随之降低,电子更容易逸出到真空能级,场发射性能得到了有效的改善。3.基于PS胶体微球,运用对流控制垂直沉积自组装和溶液饱和蒸气退火相结合的方法制备了无界面缺陷的三维光子晶体异质结。对该光子晶体异质结的微观结构表征得到该异质结为fcc晶格结构,具有较高的结晶度和有序的周期性,而且没有出现界面缺陷。对光子晶体异质结的反射光谱进行了实验测量和数值模拟,二者结果非常吻合,反射谱表现为一个带隙宽度较宽的光滑的单峰结构。