太赫兹（Terahertz,简称THz）波具有低能量、高分辨率、强吸收等特性,且许多生物大分子在太赫兹波段表现出较强共振吸收,因此太赫兹波能够很好的应用于生物检测和医药研究中。超材料是人工设计的具有周期性结构的材料,可以通过改变其结构对电磁波进行调控,且周围环境折射率的微弱变化可以引起超材料电磁特性发生显著改变。太赫兹技术和超材料的结合,在生物传感领域具有潜在的应用价值和发展空间。基于此,本文开展了太赫兹超材料高灵敏度生物传感器的研究,主要研究内容如下:提出了基于连续介质层、非连续介质层的两种双频带太赫兹超材料传感器。针对两种具有不同介质层形态的超材料传感器,研究了其传感性能和吸收机理。结果表明,采用连续介质层的双频带超材料传感器,在谐振频率f1处折射率灵敏度为91.7 GHz/RIU;在谐振频率f2处折射率灵敏度为105.1 GHz/RIU。而采用非连续介质层的双频带超材料传感器,f1谐振点折射率灵敏度为159.6GHz/RIU,f2谐振点折射率灵敏度为196.8 GHz/RIU。采用非连续介质层的超材料传感器相比于连续介质层的超材料传感器,在两个谐振点处的折射率灵敏度分别提升74.05%和87.25%。为了进一步提高传感器的灵敏度,实现对液态样品的直接检测,提出了一种集成微流通道的太赫兹超材料生物传感器,该传感器在0.5293 THz处产生了一个完美吸收峰。仿真结果表明,该超材料传感器的折射率灵敏度为225.85GHz/RIU。考虑到单个吸收峰的传感器在实际应用中抗干扰能力较弱,容易导致传感精度下降,提出了一种集成微流通道的双频带太赫兹超材料传感器,传感器在0.7672 THz和0.9296 THz形成两个完美吸收峰,其中高频吸收峰与低频吸收峰的折射率灵敏度分别为360.27 GHz/RIU、398.80 GHz/RIU。两个谐振峰在传感应用时能够呈现出不同程度的频移量,可以为被测物质带来差异化的信息,进而提升传感的准确性和灵敏度。