光与微纳结构相互作用会产生一种有异于传统染料的物理色,这类产生的颜色被称作结构色。金属微纳米结构色在近年来的发展中表现出良好的光、电学响应、宽窄带的滤波特性以及器件集成的兼容性,使其具有重大的应用潜力在诸如实现远程实时光色调控,数据存储以及超高分辨率显示等领域。与此同时现代光刻技术、纳米压印技术以及微球辅助加工制备这种作为非常适合大面积自下而上制备微纳结构的技术其发展为制备大面积结构色器件提供了有益条件。本文首先对微纳结构制备技术及表面等离激元结构色研究进行了概述,介绍了本文中使用的仿真工具以及论文实验中微球组装及辅助制备微纳结构的方法。在结构色器件研究中,以平面MIM(金属/介质/金属)结构滤波器为基础,通过相关表面等离激元理论学习引出孔、盘阵列结构器件。同时对本文设计结构中各重点参数进行了相应研究,通过对膜层等各个参数的调节可以做到全色域的静态调谐显示,且反射效率可达80%以上。结合CST仿真计算模拟的电场分布对各个结构进行分析,亚波长级孔盘阵列均在法布里-泊罗(Fabry-Pérot,F-P)腔调谐的基础上增加了表面等离激元的耦合。其中孔阵列反射式结构中的调谐主要是依靠多层膜形成的F-P腔谐振与金属孔阵激发的表面等离激元(SP)相互叠加调谐,文中制备了器件并进行了反射谱测试;在盘阵列反射式结构调谐中同时受单个金属盘尺寸大小和周期影响,这是由于在此结构中不仅在金属盘附近发生了局域等离激元共振(LSPR),在一定空间距离下也会发生盘与盘间的近场耦合。同时我们对微米级尺寸盘阵列器件在可见光的表现也进行了实验制备研究,对制备的器件进行了正偏入射反射谱测试发现其在大角度偏角情况下也能保持70%以上的反射效率,在可见光波段有着良好的结构色调谐表现。提出设计了两种动态调谐结构色器件方法:一种是利用金属颗粒表面对于介电环境的敏感性,通过改变溶液的折射率从而实现对结构色的动态调谐,可使用不同浓度的高折射率透明溶液参与,这种动态调谐方法简单易实行且使用微球辅助制备方法能高效地制备得到大面积形貌良好的器件。另外还提出设计一种新颖的动态调谐器件及其制备方法:使用微球辅助法制备锥形亚波长级结构并应用于结构色器件的形成和调谐中。由于三维锥形阵列结构的形成,其本身会发生异于平面结构的表面等离激元现象,且这样的结构可在较小电压下金属离子移动更加容易形成金属纳米线,形成的金属纳米线会使得中间介质层及周围的界面介电系数发生变化,器件的反射光谱也随之变化移动。对此部分制备和器件预期效果的可行性进行了初步的验证,同时建立了简化模型进行了仿真计算。为大面积忆阻器制备和结构色远程实时调控等领域提供了方法。