基于先进材料的太赫兹表界面物理,对实现太赫兹波传播和产生过程的有效操控,以及太赫兹功能器件的设计和制造具有重要意义。碳纳米材料是具有优异物理性质的先进材料,表现出表面效应、小尺寸效应、邻近效应（proximity effect）等新奇的表界面效应,在表界面物理学、太赫兹科学、新型光电器件的研究中展现出广阔的应用前景。基于此,本文将典型的碳纳米材料石墨烯和纳米金刚石（nanodiamond）作为研究对象,通过太赫兹时域光谱和太赫兹发射光谱研究其表界面的太赫兹波调制和发射特性,为太赫兹功能器件的深入发展提供理论和实验依据。主要工作和创新点总结如下:（1）从太赫兹波的传播和产生的角度,综述了以石墨烯、过渡金属硫族化合物、拓扑绝缘体、磁性材料等先进材料的太赫兹表界面物理。这对于深入理解先进材料表界面的太赫兹波调制和发射特性、实现高性能太赫兹器件以及发展高频通讯具有重要意义。（2）太赫兹光谱系统与太赫兹表界面物理基础。从飞秒激光系统,太赫兹波的产生、传播与探测原理,实验数据的采集等方面总结了自主搭建的太赫兹时域光谱系统和太赫兹发射光谱系统。从太赫兹波的透射和反射,表界面的能带结构和电荷转移总结了太赫兹表界面物理的基础理论。这部分内容是开展后续工作的理论和实验基础,有助于深入理解石墨烯和纳米金刚石表界面的太赫兹波调制与发射特性。（3）光注入石墨烯/硅范德瓦尔斯界面太赫兹波的调制特性研究。利用太赫兹时域光谱,研究了532 nm连续激光激励下单层石墨烯/硅范德瓦尔斯界面太赫兹波的调制特性。在外加连续激光的泵浦下,透射的主太赫兹脉冲的调制深度高达92.7%,内部反射的次太赫兹脉冲得到了有效抑制。在石墨烯太赫兹电导率模型的基础上,引入了石墨烯与非光注入硅之间结层损耗的影响,建立了石墨烯/结层/硅三层物理模型,深入解释了光注入石墨烯/硅界面的阻抗匹配效应。这项工作基于单层石墨烯/硅界面有效实现了主动型太赫兹波阻抗匹配,为未来提高光谱分辨率和太赫兹波段反雷达技术的发展提供新途径。（4）光注入石墨烯/硅范德瓦尔斯界面太赫兹波的发射特性研究。利用太赫兹发射光谱,研究了532 nm连续激光激励下石墨烯/硅范德瓦尔斯界面太赫兹波的发射特性。在飞秒激光激励下,石墨烯/硅界面的内建电场可驱动载流子运动从而向外辐射太赫兹波。在外加连续激光的泵浦下,石墨烯/硅界面引起光生载流子分离,屏蔽界面内建电场,从而衰减了太赫兹辐射振幅,实现了对太赫兹波产生过程的调控。在施加反向偏置电压时,40 m W连续激光注入在石墨烯/硅界面上实现了40%的内部太赫兹波调制深度。这项工作为主动调控范德瓦尔斯异质结的太赫兹波产生过程提供了新方法,还为分析光注入范德瓦尔斯界面的物理过程提供了新思路。（5）线偏振光激发下纳米金刚石表面太赫兹波的发射特性研究。利用太赫兹发射光谱,发现了800 nm线偏振飞秒激光激发下,纳米金刚石薄膜能够产生电场强度～4676 V/m的太赫兹脉冲。通过研究纳米金刚石薄膜的太赫兹辐射振幅与样品方位角、激发光功率密度以及激发光波矢之间的依赖关系,推断其产生太赫兹波的主导机理为光牵引效应。通过中红外泵浦-探测光谱,表征了纳米金刚石薄膜表面高载流子浓度和较高载流子迁移率的物理性质,并确定了纳米金刚石薄膜产生太赫兹波的微观机理为:入射光子将动量转移给晶界处sp~2碳拥有的自由载流子,并沿着入射光传输方向“牵引”自由载流子运动,形成瞬态光电流从而辐射太赫兹波。根据太赫兹辐射振幅关于激发光偏振角和入射角的依赖关系进一步验证了纳米金刚石辐射太赫兹波的机理为光牵引效应。这项工作弥补了纳米金刚石在太赫兹发射领域的研究空白,为进一步发展基于纳米金刚石表界面的太赫兹物理开辟道路。（6）椭圆偏振光激发下纳米金刚石表面太赫兹波的发射特性研究。利用太赫兹发射光谱,研究了800 nm椭圆偏振飞秒激光激发下,纳米金刚石薄膜表面的太赫兹波辐射特性以及产生太赫兹波的主导机制为圆偏振光牵引效应。基于水平和竖直偏振的太赫兹分量重构出太赫兹瞬时偏振椭圆,发现不同偏振态激光激发下,纳米金刚石薄膜可产生稳定的左旋椭圆偏振太赫兹波。这项工作不仅为研究纳米金刚石表面光螺旋度依赖的瞬态光电流响应做出了初步的探索,还为发展基于纳米金刚石的太赫兹偏振器件提供了理论和实验基础。