太赫兹波是一种位于微波和红外辐射之间,频率范围为0.1-10 THz（即波长为30μm-3 mm）的电磁波。由于太赫兹波具有信噪比高、穿透力强、光子能量低以及非辐射电离等特点,在医学、生物、通信、安全检测、疾病诊断和国防等领域具有广泛的应用前景。然而,大多数天然材料在太赫兹波段电磁响应效应效率较低,加之现有的太赫兹器件存在体积大、重量重等问题,制约了太赫兹光谱技术的进一步应用和发展。近年来,太赫兹超材料/超表面的出现为调控太赫兹波在材料中传播特性提供了新的机遇。在基于传统金属材料的太赫兹超材料/超表面发展基础上,进一步对基于新材料体系和新物理机制的太赫兹超材料/超表面器件的探索对促进新型太赫兹超表面功能器件的理论研究与实际应用具有重要意义。碳纳米管因其在太赫兹频率范围内优异的光电响应及其材料自身的可修饰性而引起了广泛的研究兴趣。本课题以碳纳米管太赫兹超表面的设计与制备及其传感特性研究为题,提出了一种基于碳纳米管薄膜的新型太赫兹超表面。具体研究内容包括,利用真空抽滤法制备了一种厚度为1μm的碳纳米管薄膜,结合太赫兹时域光谱系统,研究了碳纳米管薄膜在0.2-2.0 THz范围内的介电特性。通过仿真分析了这种超表面器件应用于待测物的应变、表面缺陷和折射率变化等方面的传感特性。进一步,利用激光刻蚀技术制备了这种基于碳纳米管薄膜的太赫兹超表面器件,并获得了该超表面在太赫兹范围内的透射光谱,实验测试结果与仿真结果具有较好的一致性。最后,通过在室温下将不同浓度的2,4-二氯苯氧基乙酸溶液负载到超表面器件表面,验证了器件的对于微量农药浓度检测的性能。测量结果表明,这种超表面传感器对于痕量2,4-二氯苯氧基乙酸溶液的检测灵敏度为2.1×10-2/ppm,最小检测质量为10 ng。作为对传统太赫兹超表面的补充,本课题细致深入的研究了这种基于碳纳米管薄膜的新型超表面器件在太赫兹波段的电磁波共振响应,为太赫兹超表面在生物化学传感领域的应用提供了一种新的选择。