近些年来，关于超材料的研究与探索工作取得了长足的进展。随着超材料在理论和实验两方面的快速发展，人们开始关注超材料的实际器件应用。中红外波段的分子指纹探测是超材料重要的应用方向之一，其在医疗、环保和生化分析等方面都具有广阔的应用前景。为了克服目前已有的超表面分子指纹探测器件的加工难和成本高等问题，本文提出了两种结构简单、易于制备的超表面分子传感器。　　本文的主要研究成果如下:　　（1）基于金属界面光场不连续的特点，提出了一种基于单层金膜的分子指纹探测机理。论文利用FDTD仿真了该器件的探测性能，同时用传输矩阵的方法推导出了不同偏振模式下金表面电场增强因子与入射角的关系，结果表明p偏振光在大角度时具有约1.94倍的场增强因子，可用于增强单层分子的指纹吸收。　　（2）实验制备了单层金膜结构的分子指纹传感器，实现了单层牛血清白蛋白（BSA）的指纹探测性能。利用电子束溅射技术和分子自组装工艺，论文制备出单层金膜分子传感器，其结构由硅衬底上的180nm金膜组成。基于FTIR的红外光谱测试表明在p偏振和80°入射角条件下，该器件在1664cm-1和1546cm-1处分别具有1.14%和0.5%的吸收信号，对应于牛血清白蛋白amideⅠ和amideⅡ两个功能团的特征吸收，与理论仿真的结果一致。　　（3）基于局域等离子体共振场增强机理，设计了一种圆盘阵列结构的分子指纹传感器。利用HFSS数值计算方法，仿真了圆盘天线的共振模式特点及分子探测性能，结果表明圆盘天线阵列在1533.3cm-1和2786.7cm-1分别具有基膜和耦合模两个模式，其中耦合模与待检物十八硫醇（ODT）的CH2化学键共振频率匹配，适合于单层十八硫醇分子的探测。　　（4）实验制备了圆盘阵列结构的分子指纹传感器，实现了单层十八硫醇（ODT）的指纹探测性能。利用光刻图形化技术和分子自组装工艺，实验制备了圆盘天线分子传感器件，其结构由Cu金属基底、ZnSe介质层和Au圆盘阵列组成。基于FTIR的红外光谱测试表明在2850cm-1和2918cm-1处有分子特征吸收，其强度分别为0.9%和2.1%，对应于十八硫醇分子中CH2化学键的对称和反对称模式，具有单层分子探测功能。