超快光谱学在科研领域的各个方面都具有很广阔的应用前景,是因为它能提供超高的时间分辨率,能够观测材料内的微观过程,使我们对半导体等材料内部的电子散射、电子迁移运动等动态过程有一个清晰的认识。目前,我们对半导体等材料受光激发时的载流子动力学微观过程研究还不够深入,往往是用一些简单工具去研究材料的电光特性。通过超快太赫兹光谱技术可以研究半导体等材料的非平衡载流子寿命、载流子弛豫过程的影响因素和光生电导率等。这些研究不仅能够对这些材料受光激发时的光电特性有更深的了解,而且还对基于这些材料的新型器件研发提供实验依据。本文主要研究内容如下:1、对光泵浦太赫兹探测光谱技术进行了系统性的研究,包括:太赫兹波的产生与探测、光泵浦探测的原理、载流子动力学理论、基于光泵浦太赫兹探测光谱的数据处理方法以及实验研究等。2、硅（Si）、砷化镓（GaAs）、低温生长砷化镓（LT-GaAs）在很多领域都有广泛的应用,但是对这些材料在光激发下的载流子迁移率、载流子浓度等变化情况还不是特别明确。通过Drude-Smith模型拟合了这些典型半导体材料的光生电导率,研究了影响半导体材料的光生电导率的因素。3、利用指数模型公式拟合了材料在光激发下自由载流子从激发状态恢复到平衡态的过程,研究了影响载流子寿命的因素。研究表明,在GaAs等材料中适当增加缺陷浓度,可以很大程度上降低载流子的寿命,可根据物理模型进行解释;不同波长激发情况下,相同材料表现出不同的驰豫过程,这与材料的能级结构有关。4、最后以硒化铋（Bi₂Se₃）薄膜为例,探索研究了拓扑绝缘体材料的光电特性。