二氧化钒(V02)薄膜在68℃附近会由单斜结构的半导体态相变为四方结构的金属态,同时伴随着电阻率、磁导率、光透射率和反射率的巨大突变。这种电磁性能的突变在微波和光学领域已经得到广泛的应用。最近,VO2薄膜在太赫兹频段的应用受到关注。太赫兹是介于微波与红外波段之间的一段特殊的电磁波谱,被国际上誉为下一代信息产业的科学技术基础,其独特的优越性已普遍被人认识。推动THz技术的实际应用,需要提供很好的THz功能器件。然而,跟微波和光波段不同,自然物质对太赫兹波缺乏有效响应,已有电子器件和光学器件均无法实现太赫兹的有效传输和控制。太赫兹材料和器件的研制已成为太赫兹领域亟待解决的关键问题之一。本论文正是在此背景下,提出将相变材料与人工电磁结构相结合,设计和研制实用化的太赫兹关键功能器件。本文首先采用射频反应磁控溅射技术制备高品质的二氧化钒薄膜。使用四探针电阻测试仪、X-射线衍射分析仪、原子力显微镜对二氧化钒薄膜的各种特性做了细致的分析。讨论了磁控溅射过程中氧分压、溅射温度及溅射功率对薄膜质量和性能的影响,获得最佳制备工艺,制备出电导率变化达到3-4个数量级的高质量V02薄膜。电磁超材料(Metamaterial)是指一类具有天然材料所不具备的超常电磁性质的人工复合结构或复合材料。本论文通过将二氧化钒薄膜与人工电磁材料相结合设计可调谐的太赫兹功能器件。通过软件仿真设计出太赫兹吸收器和调制器结构,之后利用磁控溅射技术及光刻技术制备出具体器件。利用太赫兹时域光谱测试了器件性能,其中太赫兹吸收器实现了吸收幅度在40%-80%之间可调,而太赫兹调制器的调制幅度则达到70%以上。本论文的研究显示了VO2相变材料在太赫兹功能器件应用上的巨大潜力。