太赫兹波(Terahertz,THz)通常是指频率在0.1THz-10THz范围内的电磁辐射,处于宏观电子学与微观光子学的过渡区域。太赫兹波在无线通信、雷达成像、物质探测、医疗诊断等多个领域具有重要的应用。推动太赫兹科学的实际应用,需要提供很好的THz功能器件,如太赫兹波调制器、开关、滤波器、放大器等等。由于已有高频电子器件或者光学器件应用到太赫兹频段时带来物理效应的显著变化、性能的严重恶化和加工困难,因此关于太赫兹频段可用的电子功能材料和功能器件的研究就十分重要。本论文就是在这一背景下,采用相变材料VO2薄膜跟超材料相结合的方式,仿真设计并研制调控性能良好的THz调制器件。本论文首先探索了利用射频磁控溅射法制备相变性能良好的VO2薄膜的工艺参数,采用X-射线衍射分析仪、电子扫描电镜和四探针电阻测试平台对薄膜的微观结构与电学性能进行测试分析,着重研究了氧分压、衬底温度对薄膜生长的影响。实验分析表明,薄膜性能对氧分压和衬底温度十分敏感,通过工艺参数的优化,制备出了电阻突变超过3个数量级的相变性能优异的VO2薄膜,对研制高性能的THz器件十分关键。接着研究了Pt金属薄膜上氧分压以及缓冲层厚度对生长VO2薄膜晶体结构、微观形貌和MIT性能性能的影响,测试结果表明一定厚度的SiO2缓冲层能够缓解VO2薄膜与金属薄膜之间的应力,制备出性能良好的VO2薄膜,具有明显的(011)晶面择优取向,电阻变化超过3个数量级,薄膜表面平整致密,晶粒均匀分布。通过金属-氧化物-金属的器件结构对薄膜施加电压,观察到明显的阶梯电流跳跃以及电流迟滞回线,为制备新型的电控式的THz器件做好准备。最后采用CST 2012仿真软件进行基于VO2薄膜的THz调制器件的仿真设计优化与研制。特定尺寸的超材料结构结合VO2薄膜,进行THz调制器件的研制,并进行太赫兹时域光谱系统测试,测试结果表明依靠VO2薄膜以及超材料结构对THz的调控效果十分明显,在0.62THz调制深度超过了50%,在THz通信系统中具有重大的作用。