超材料,具有奇异材料特性的人造复合结构,在进入21世纪以来,已经成为涉及物理学,材料科学,工程学和化学的科学新领域。基于叠层金属-介质层-金属（Metal-Insulator-Metal）的MIM超材料吸收器作为一种典型的超材料表现形式,由于其具有体积小、结构灵活、制备简单、灵敏度高和无标记等优点,不仅被应用于光源及探测器的研究,而且在气体、化学、生物物质的传感检测中也展示出了极高的应用价值。本论文主要开展MIM超材料吸收器在生物领域的传感应用研究,主要内容如下:（1）研究了不同介质层材料、金属材料以及结构参数对MIM超材料吸收器吸收峰的影响;设计了单峰和双峰两种MIM超材料吸收器;单峰超材料吸收器在谐振峰1694 cm-1处实现了82%以上的吸收率,双峰MIM超材料吸收器在谐振峰1200cm-1和1952 cm-1处均实现了88%以上的吸收率;研究了MIM超材料吸收器的尺寸依赖性和极化不敏感性,仿真分析了电场、磁场和电荷分布;构建了四面体脱氧核糖核酸（TDN）探针和微小核糖核酸（mi R-155）的等效洛伦兹模型,提取了相应的介电常数,并理论分析了MIM超材料吸收器的生物传感检测能力。（2）基于标准微机电系统（MEMS）工艺,成功研制出了单峰MIM超材料吸收器芯片,完成了器件形貌和结构尺寸的参数表征分析,芯片尺寸可达5×5 cm~2,单次流片可获得近万个传感阵列,表明器件芯片具有成本低与体积小等显著优势;基于光谱仪分析技术,完成了芯片的红外吸收光谱分析,实验与仿真结果基本一致,验证了MEMS加工工艺的有效性。（3）研究了MIM超材料吸收器的核酸分子传感检测性能,实验结果表明,基于表面增强红外吸收效应,MIM超材料吸收器对单链脱氧核糖核酸（DNA）的检测限可达500 p M,对短链分子mi R-155的检测限可达到100 f M,且灵敏度高达1.162%p M-1。（4）分析了基于MIM超材料吸收器的传感检测方法与传统的荧光检测技术,结果表明,基于MIM超材料吸收器的传感检测方法的检测限（100 f M）明显低于荧光检测方法的检测限（10 p M）,且该检测方法具有体积小、结构灵活、制备简单、灵敏度高和无标记等突出优点。