二氧化钒（VO2,Vanadium dioxide）在接近室温时（341K）会发生可逆的绝缘-金属转变（IMT,Insulator-Metal Transition）,并伴随着在太赫兹（THz,Terahertz）波段显著的透射率变化,因此被广泛用于制备具有动态调制效果的THz器件。近些年来对VO2薄膜生长机理的研究进展迅速,降低了具有高调制性能的VO2薄膜的制备成本,为VO2薄膜在THz可调谐器件中的应用扫清了障碍。因而,探索VO2薄膜在THz波段的调制现象的物理机制,优化其动态调制性能,扩展VO2薄膜在THz可调谐器件中的应用场景,具有十分重要的研究意义。据此,本文从VO2薄膜的IMT机制入手,重点研究了相变过程中金属畴与绝缘畴的共存现象及其对渗流阈值的影响。随后,介绍了Co（Cobalt,钴元素）掺杂对VO2薄膜THz调制特性的优化。之后通过将VO2薄膜与金属超结构复合,探索VO2薄膜在THz可调谐超材料中的应用。然而,研究发现VO2薄膜的固有物理性能限制了复合超结构的动态THz调制性能,而人工设计的可重构结构可以打破这一限制,因此,本文最后部分研究了将VO2复合超表面与柔性电子工艺结合的可行性,并验证了柔性亚波长单轴波纹结构对VO2复合超结构THz响应的调制作用。本论文的主要研究内容如下:1.通过将VO2薄膜相变过渡阶段的金属畴和绝缘畴体积分数的变化与薄膜的THz复电导率变化相结合,研究了IMT转变过程中VO2薄膜畴与畴之间的载流子输运机制。证明了在VO2薄膜金属相和绝缘相共存的非均匀体系中,IMT过程不仅是一个渗流转变过程,而且受到来自于金属畴边界的载流子弱约束效应的高度影响。这种约束效应阻碍了载流子的扩散,抑制了整个薄膜的有效THz电导率。因此,仅接近渗滤阈值（50%体积分数的相变）,即形成载流子长程输运通路,不足以使VO2薄膜在THz频率范围内达到有效的调制效果。为了减弱相畴壁产生的约束效应,金属畴的体积分数需要达到更大值,这就解释了在热致相变过程中观察到的THz电导率转变过程远远滞后于拉曼显微镜测得的结构相变过程的现象。2.在将VO2薄膜应用于可调谐THz器件时,VO2薄膜的THz调制性能是器件动态调制性能的基础。在研究中发现,通过将Co掺杂到外延的VO2薄膜中,可以获得具有较低的临界温度、较大的调制深度和较窄的过渡窗口的VO2薄膜,这将有利于VO2薄膜在THz开关器件中的应用。在实验中,使用高分子辅助沉积法在M-Al2O3上沉积120 nm厚的Co掺杂VO2薄膜,当掺杂量达到4.0 at.%时,VO2薄膜经过极窄（3℃）的过渡窗口后就可以达到了77%的THz调制比。此外,通过X射线衍射分析发现,掺杂量过高（>4.0 at.%）会导致VO2薄膜中出现两种不同的相,导致THz调制率的下降。基于有效介质理论分析,可以认为在测试的温区,新出现的富Co元素的相不会发生IMT,一直保持对THz波高透过率,不具备THz开关调制能力。因此当掺杂量过高时,随着Co元素掺杂量的增大,富Co相占比增加,Co掺杂薄膜的THz调制比持续下降,而整体IMT临界温度没有发生变化。该研究基于相分离现象,对过渡金属掺杂对VO2的IMT的调制机制提出了新的见解,将有利于扩展掺杂VO2薄膜在THz领域的应用。3.将VO2薄膜与THz金属超表面复合可以获得谐振频率可调的THz超表面。实验中,将开口谐振环阵列与VO2多晶薄膜复合后,获得了THz开关调制比优于纯VO2薄膜的THz超表面。纯的多晶VO2薄膜THz调制比可以达到～43%,而将VO2薄膜与开口谐振环阵列复合后,在0.5 THz和0.9 THz处,复合超材料在VO2薄膜相变前后的调制深度达到了60%。使用电磁仿真软件对超结构中VO2薄膜IMT引入的动态传输特性的进行了分析,可以发现,VO2薄膜THz电导率的增大,以及介电常数的增加,对超结构的THz响应形成了明显的调制效果。4.通过将亚波长柔性波纹结构与VO2复合超结构结合,设计出具备机械-温度双响应模式的超宽带频率可调的THz超材料。VO2复合超结构的调制性能来源于相变材料的物理性能,因此将VO2复合超结构由常见的固定结构设计为可重构可形变的柔性结构,可以引入额外的THz可调谐性能。本研究将柔性单轴波纹结构与VO2复合超结构结合,有效地对超结构单元的空间排布进行可逆的调控。实验结果发现,基于VO2薄膜的IMT调控,只能使谐振频率从1.7 THz降低到1.4 THz,而对超结构施加拉伸应变后,可以实现超结构谐振频率从1.7 THz升高到2.1 THz。实验证明了制备的柔性THz超结构的响应,可以由基于材料的IMT调控和基于柔性化设计的结构调控同时实现,这大大拓展了可调谐超材料的功能性。本论文的研究成果有望提升研究者对VO2薄膜THz调制现象的理解,并将柔性电子工艺与可调谐超材料相结合,扩展了基于VO2薄膜的THz调制器件的功能与应用范围。