新型材料和新结构的开发和利用一直是微电子和光电子领域的研究热点，而与传统材料加工技术相比，纳秒脉冲激光技术在材料功能性结构制备领域具有得天独厚的优势:首先是非接触加工，材料兼容性强;其次是适合微小尺寸加工，通过控制激光光斑形状和尺寸可以制备尺寸可控的表面功能性结构;更为重要的是纳秒脉冲激光可以实现激光能量在超短时间内与材料发生相互作用，因此纳秒脉冲激光加工技术在材料表面微结构制备领域占有举足轻重的地位。本文主要围绕纳秒脉冲激光在诱导Si基半导体薄膜材料表面周期性纳米结构及功能性金属薄膜电极材料制备领域展开研究;并通自己设计和搭建的时间分辨图像平台(Time-resolved image)与原位泵浦-探测平台(In situ pump-probing)记录纳秒脉冲激光与金属薄膜相互作用过程中材料表面形貌特征的瞬态变化。本文经过系统的研究，取得了以下几个方面的成果:　　1、在实验上系统的揭示了圆形高斯激光与传统金属薄膜(Ag、Cu)材料相互作用过程中引起材料表面形貌特征的变化机理，并基于时间分辨图像技术与原位泵浦-探测平台，通过记录激光辐射材料过程中引起材料表面形貌特征和材料透射率的瞬态变化过程，清楚地解释了纳秒脉冲激光与传统金属薄膜材料相互作用过程中材料的形貌学和热力学性质的演化机理。此发现填补了在纳秒激光与金属材料相互作用过程中，材料表面形貌在材料烧蚀阈值附近演化过程的空白。　　2、提出了一种借助于纳秒脉冲激光对材料表面“冷加工”的方法，避免了高斯光斑在材料烧蚀过程中带来的热扩散的影响。该方法采用光学衍射技术，将高斯圆形光斑转换为方形平面光斑后，可以在银薄膜表面得到孔边沿整齐、内壁光滑的孔洞结构;并通过激光烧蚀技术在Ag/PEN(Polyethylene naphthalate)柔性电极上制备高密度的方形透明孔洞阵列，获得透射率为85.1％，电阻率为23.2Ω·sq-1的金属Ag/PEN柔性电极材料。将此金属Ag/PEN柔性电极材料作为Organic light-emittingdiodes(OLED)的器件的阳极材料，成功替换掉了传统的氧化铟锡(ITO)材料，并成功实现了OLED器件的电致发光现象。　　3、通过多脉冲纳秒激光技术实现了对Si基半导体材料表面功能性结构的形貌调控，揭示了多脉冲纳秒激光入射能量密度对Si基SiGe、Ge材料表面纳米结构（岛状、周期性条纹、圆环和SiGe/Si异质结纳米柱）形成的影响。基于光干涉场理论模型，成功解释了SiGe材料表面条纹结构和圆环结构的形成机理，并在实验中验证了散射点对激光诱导周期型结构的影响。同时，利用激光辐射Si基Ge材料，制备出尺寸可控、高宽比大(0.96)的单晶SiGe岛状结构，首次借助于激光诱导自组织形成的SiGe岛作为掩膜版，通过高能Ar离子束刻蚀技术，制备出无金属掺杂、取向高度一致和密度为109/cm2的Si基SiGe/Si异质结纳米柱。此方法可以充分发挥Si异质节纳米柱和自组织SiGe量子点的优势，对于新型Si基光电子器件的研究具有重要意义。