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半导体纳米线由于其独特的一维结构和可调谐的光电性质,被广泛应用于微纳光电探测器、太阳能电池、激光器、非线性光学等器件中。另一方面,随着微加工水平的提高,基于金属微纳结构的表面等离激元效应,由于在亚波长尺度下具有近场局域增强的特性,而被集成于微纳光电器件中,以期在增强器件性能的同时,突破衍射极限,实现器件的微型化和高集成度。本论文从理论设计和实验精控制备相结合,研究了金属微纳光子结构对Ⅱ-Ⅵ族半导体材料ZnTe:O纳米线的吸收效率、偏振特性、发光增强和非线性能量转化输出的调控规律及其在相关光电器件中的应用。研究结果主要包括:1.采用化学气相输运方法成功合成长径比为100-1000的高质量ZnTe纳米线及ZnTe:O/ZnO核壳结构纳米线。综合多种材料表征手段分析了 ZnTe纳米线的晶体结构和光学特性,结果显示ZnTe纳米线具有较好的晶体质量和较强的电子-LO声子耦合强度。2.研究了 Al领结型等离激元天线对ZnTe:O/ZnO核壳结构纳米线吸收效率的调控作用。针对ZnTe:O/ZnO核壳结构纳米线中间带吸收低的问题,优化设计和实验研制了纳米线/等离激元耦合结构,利用半导体纳米线的介电共振和金属等离激元共振耦合相结合实现了多波段吸收增强,有效弥补了中间带态密度低和吸收系数小的弱点。3.针对纳米线吸收和发光对偏振的严重依赖特性,将ZnTe/ZnTe:O/ZnO纳米线与Al领结型天线阵列相集成,通过局域表面等离激元有效增强了 TE局域电场和发光效率,抑制了各向异性的偏振依赖性,并且在纳米线中形成近场局域增强激子-等离激元耦合,有效提高发光量子效率。4.基于ZnTe材料的光学非线性性质,对比研究了 Ag颗粒覆盖层对ZnTe/ZnO纳米线中二次谐波产生(SHG)过程的影响规律。理论优化ZnTe/ZnO纳米线维度对基波和SHG效率的影响,筛选出合适纳米线尺寸,使得入射基波波长对应纳米线的共振波长模式。采用Ag微纳金属颗粒和ZnTe:O/ZnO纳米线相结合,利用等离激元对局域光场的调控,将二次谐波转换效率提高12.5倍,有效增强了 ZnTe:O材料的非线性能量转化能力。