太赫兹辐射源和探测器的不断发展,极大地促进了太赫兹辐射理论和应用的研究。尤其是太赫兹雷达的出现,使得对用于隐身技术的太赫兹吸波材料的需求更为迫切。除了军事领域,太赫兹吸波材料还广泛的用于灵敏探测器,能量收集器和成像光谱系统等民用领域。而传统的太赫兹吸波材料吸收率低,吸收频带窄,厚度大等种种缺点限制了其应用。基于超材料的太赫兹吸收体的吸波性能主要依赖于结构的单元尺寸,具有吸收频带宽,吸收率高,厚度薄的特点。基于此,我们提出用半导体材料来设计并制备宽频的太赫兹超材料吸波体。我们结合ITO与PMMA薄膜制备工艺和光刻工艺,解决了可见光透明与宽频太赫兹高吸收功能一体化的瓶颈问题。本论文取得了以下主要成果:(1)利用传输线理论对基于三明治结构的两种宽频太赫兹超材料吸波体结构的几何参数进行了优化,并获得了两种极化不敏感的宽频太赫兹吸波结构:一种是单一氧化铟锡(ITO)方环吸波结构,其在1.7–5.3 THz范围内的吸收率均大于90%,并在2.07 THz和4.8 THz处有两个吸收峰;另一种是三环吸波结构,其在2.76–10 THz的吸波深度大于90%,并在3.51 THz和9.28 THz处有两个谐振峰。(2)利用谐振腔的谐振理论对基于谐振腔结构的两种宽频太赫兹超材料吸波体结构的几何参数进行了优化。一种是单层二元光栅结构,其在3.0–10 THz的范围内均达到了大于90%的吸收。为了进一步拓宽吸收频带,我们还设计了双层的二元光栅结构,其优化结构在1.7–10 THz的范围内吸收深度均大于90%,并存在多个谐振吸收频点。(3)我们对作为三明治结构吸波体中导电层的ITO薄膜的制备以及其在太赫兹波段的性能进行了系统研究。ITO薄膜的可见光透过率随结晶度和氧化程度的提高而增大,最高可达90%;通过控制氧气流量可制备具有特定方阻值的ITO薄膜;ITO薄膜在太赫兹波段的反射,大体上满足HR关系,随电导率的增大而增大,要得到反射率大于90%ITO薄膜,其方阻值应小于30Ω/sq。(4)我们对作为三明治结构吸波体中介质层的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜的制备及其在太赫兹波段的性能进行了系统研究。PMMA薄膜的可见光透过率高达90%,其能带隙约为3.7 eV;其在3.2 THz处的太赫兹反射率随厚度由11μm增加到17μm过程中,会从80%降到58%;PMMA薄膜在特定频率下的介电常数随厚度从9μm增加至14μm过程中会由2.88增至4.04;其介电常数由于偶极子转向极化机制的影响,会随着施加频率的增大而减小,在太赫兹频段小于2.8。(5)我们完成了对基于三明治结构中的RING1和RING2吸波结构的制备。利用RING2/Glass结构制备了在4.1–7.4 THz内吸波深度大于80%的可见光透明的宽频太赫兹超材料吸波体,其可见光透过率达70%;利用RING2/PET结构制备了在4.0–7.1 THz内吸波深度大于80%的柔性宽频太赫兹超材料吸波体。