随着不可再生能源逐渐消耗殆尽，清洁能源特别是太阳能的高效利用变得越来越重要，这使得具有良好光响应特性的材料研究愈加广泛。具有良好光响应特性，特别是光吸收强的材料在太阳能电池、传感器、红外隐身材料等领域有重要的潜在应用价值。一般材料会在特定频段有较高的光吸收强度，如果材料在很宽频段/波长范围内具有很强的光吸收特性，就能更加高效的利用太阳光，因此本论文主要聚焦通过材料选择以及表面微结构的优化以实现在宽频段能获得优异的光吸收性能。本文重点关注了材料的种类、表面粗糙度、表面微结构等因素对光吸收的影响，发现铜纳米井阵列薄膜在紫外-可见-近红外波段（波长从200nm～2500nm）的宽频均可获得很强的光吸收性能。本论文主要研究了以下三部分内容：
　　（1）研究银、铜、钴三种金属薄膜在不同粗糙度和表面微结构时的光学性能。结果表明相同粗糙度的银、铜、钴薄膜的反射率不同，粗糙度从1nm增加到200nm时，银薄膜的反射率从98%降至59%，铜薄膜的反射率从96%降至50%，钴薄膜的反射率从68%降至45%。三种金属薄膜的反射率均随着薄膜表面粗糙度的增加而减弱，即光吸收性能随粗糙度增加而增强。在更加粗糙的具有纳米孔洞的阳极氧化铝模板（AAO）基底上，利用磁控溅射制备出银、铜、钴纳米井阵列薄膜。所制备出的银、铜、钴纳米井阵列薄膜光吸收性能测试，发现在200nm～2500nm波长范围内：银纳米井阵列薄膜吸光率的平均值为89.3%；铜纳米井阵列薄膜吸光率的平均值为99.4%；钴纳米井阵列薄膜吸光率的平均值为97.1%。这证明了金属薄膜表面纳米化使其光吸收性能得到较大提升。比较发现铜纳米井阵列薄膜的光吸收性能较好，同时在这三种膜中具有较好的力学性能。因此在后续研究中，重点对具有不同孔径铜纳米井阵列薄膜展开研究。
　　（2）比较研究不同孔径的铜纳米井阵列薄膜的光吸收性能。分别以300nm、400nm、500nm、600nm、700nm孔径的AAO为模板，制备了不同孔径的铜纳米井阵列薄膜。通过XRD和SEM分别对所制备出的样品进行物相和形貌的表征，利用紫外/可见光用分光光度计（UV-Vis-NIR）测试光吸收性能。发现这5种孔径大小的纳米井阵列薄膜在200nm～560nm左右的吸光性能相近（97%～98%），波长大于560nm时的光学性能开始变化，光吸收效率分别处于94%、99%、89%、87%、75%附近，总结得出400nm孔径的铜纳米井阵列薄膜的光吸收性能最优异，光吸收效率在98%～99%范围内。主要原因在于铜纳米井特殊的管状与孔洞结构，可以更好地捕获光，同时铜纳米井阵列薄膜具有表面等离子体共振耦合效应。
　　（3）光热转换效率实际应用初步探索研究。不同孔径铜纳米井阵列薄膜在太阳光、模拟太阳光、紫外光照射下的温升情况，通过时间-温度进行表征分析。最后一次优化实验装置后的测试结果较好，其中温度变化最显著的一组实验是模拟光照射，空白对照组（温度探头）温度从21.8℃上升至30.8℃，温度上升值仅有9℃；而不同孔径大小的铜纳米井阵列薄膜温度上升值较大（均超过24℃），其中400nm孔径的铜纳米井阵列薄膜温度上升值最大，达到26.9℃，这与前面400nm孔径的铜纳米井阵列薄膜的光吸收性能最佳相符。
　　纳米井阵列铜膜是基于对薄膜材料表面纳米化处理的薄膜，它能够在宽频段实现强吸收，从而使其成为光热转换中特别有应用前景的材料。本论文的研究结果对具有纳米井阵列的金属薄膜的在光热转换领域的应用有重要支撑。