超材料是一种由人工构造的亚波长结构单元组成的材料,可以产生超乎寻常的光学特性,能够以非常规的方式对入射电磁波振幅、相位和偏振态进行调制。它的应用包括负折射率、人工磁性、超透镜、完美吸收和纳米激光等。特别地,超表面完美吸收在近些年来引起了广泛关注,其在太阳能采集相关应用、隐身、传感等应用中至关重要。超表面完美吸收的应用波段包括紫外、可见光、红外光至太赫兹波段,甚至包括声波等。尽管超表面完美吸收体表现出良好的光学性能,但由于光热效应,它们始终会受到高温的困扰,尤其是在太阳能热能收集应用中。为了同时实现宽带完美吸收和高温耐久性,需要利用难熔等离激元材料来设计超表面。过渡金属氮化物氮化钛（Ti N）在可见光和近红外波长波段内显示出等离激元响应。同时,氮化钛材料具有良好的耐火性,熔点高达2930℃,这使其可以作为设计耐火超表面完美吸收体的材料。而且,氮化钛的物理性质稳定、生物相容好、存量丰富、价格低廉。此外,氮化钛具有较强的热电子激发能力。因此,进行基于难熔的氮化钛超表面完美吸收体的研究很有价值。所以本论文将基于氮化钛材料,研究在紫外、可见及近红外波段上的超表面宽带完美吸收体,本文主要研究内容如下:首先,采用四层氮化钛/介质层叠结构,探究层叠结构中光与物质的相互作用。利用薄膜层叠结构,观察到模式耦合行为,通过调节模式的耦合,实现可见光波段的近完美吸收;将氮化钛薄膜进一步图案化为纳米盘阵列,形成超表面,调整结构的尺寸参数,利用结构中三个共振吸收峰的叠加,实现宽带的高吸收,在400～2000 nm波段上获得95%的平均吸收率。然后,采用传统的三层超表面结构,利用氮化钛纳米盘阵列,同时在结构中引入二维材料单层二硫化钼。利用氮化钛纳米盘阵列中的等离激元吸收和单层二硫化钼中的吸收,实现可见光至近红外波段400～850 nm的近完美吸收,平均吸收率高达98.1%,同时探究了氮化钛纳米结构对单层二硫化钼中的吸收增强。器件的厚度可低至120 nm,有利于器件的小型化。接下来,设计了特殊超表面结构单元,利用包含氮化钛纳米锥阵列的三层超表面结构,基于结构中的电场振荡和间隙等离激元振荡,实现在300～1500 nm波段内平均99.5%的宽带完美吸收。通过变化纳米锥尺寸可以增加氮化钛纳米锥阵列的完美吸收带宽。利用等效电路模型解释了纳米锥尺寸的变化对超表面吸收光谱的影响,并且探究了纳米锥超表面对其他材料的适用性。最后,利用具有双层结构的超表面,舍弃了传统金属/介质/金属结构的中间介质层以减少制备步骤。分别研究了氮化钛纳米柱、纳米锥、圆台超表面的光学响应。在氮化钛纳米柱阵列结构中观察到谐振腔振荡模式,并利用电介质薄层涂覆实现对结构光学响应的调制。利用氮化钛纳米锥之间的间隙等离激元振荡,最终实现高达99.5%的平均吸收率。进一步使用圆台超表面,降低锥体的高度至400 nm,同时在氧化铝介质层涂覆的情况下,在整个太阳辐射光谱范围内（300～2500 nm）实现97.5%的近完美吸收率。本文研究内容和设计的结构为基于耐高温材料的超表面宽带完美吸收体研究领域拓宽了视野,提供了系统的物理内涵解释,同时本论文中的超表面完美吸收体结构能够拓展到其他耐高温金属材料中,在太阳能吸收、传感等相关领域具有广阔的发展潜力。此外,本论文中的相关结构与结果有希望拓展到其他波段超表面完美吸收体的研究中,也为相关研究提供借鉴。