随着人类从电力时代踏入信息时代以来,人们对信息量的需求不断增加,这对相应的信息产业材料和器件的发展提出了更高的要求。传统电学材料和电学器件在这些方面面临着巨大挑战,已经无法满足当前的需求。因此人们开始尝试寻找新型材料和器件,以期打破现存的技术瓶颈。自2004年石墨烯成功被发现以来,因其与块体石墨截然不同的优良的电学、光学、力学等性能以及全新的物理特性,受到世界范围内科研工作者的广泛关注。以石墨烯为代表的单原子层尺度量级的范德瓦尔斯二维电子材料和器件技术极有希望突破目前的技术极限,是当前研究的重点方向之一。然而,在对这一类二维度材料的研究中,存在一些之前的传统研究手段无法解决的问题。例如,在二维电子材料和器件的制备和测试过程中,单原子层尺度的材料和器件非常敏感且极易损坏。不仅如此,X射线光谱、拉曼光谱、可见光谱、红外光谱等传统的光学测试手段,很难对这类材料中存在的丰富的弱相互作用进行有效鉴别和探测。这极大地限制了这类材料中新型物理机制的发掘及其在相关产业发展中的应用。所以,非常需要一种低能量、高分辨率和无损的研究手段来对二维电子材料进行研究。太赫兹(THz)光谱技术因其频段的特殊性及其低能量(meV)、高灵敏度、以及光学测试手段特有的超快探测能力等特点,是范德瓦尔斯二维电子材料和微纳结构器件研究的一件利器。并且,已经在一些典型的二维电子材料体系的研究中已经取得了突破性的进展。太赫兹波(Terahertz Wave)根据其波长范围被称为亚毫米波,通常是指频率在1011到1013 Hz频段的电磁波,介于微波与远红外光谱带之间。近几十年来,随着太赫兹源及探测技术的不断发展和日趋成熟,使得这一在光谱学上一直存在的空白得以填补。太赫兹频段介于宏观电磁学和微观光电子学之间,具有其他频段电磁波所不具备的一些独特的性能和优势。因此,具有非常重要的理论研究价值和巨大的应用潜力,越来越受到科研工作者的关注和重视。太赫兹技术在未来将给通信、军事、安全、医学成像、天文遥感、生物化学检测等领域带来革命性的影响。本论文在国家自然科学基金和国家重点研发专项项目的支持下,自主搭建了强磁场下的太赫兹时域谱测试系统。并选取目前热门的二维电子材料,如石墨烯、Cr2Ge2Te6、MnPS3等,提出这些材料中存在的科学问题,并且以太赫兹时域光谱技术为主导对其进行研究。本论文由以下六个部分组成:第一章对太赫兹技术及其在二维材料研究中的应用做了概括介绍。第一节对二维电子的发展历程及太赫兹在其研究中的必要性做了简单介绍。第二节首先对太赫兹波的特性及其优势做了介绍;其次,系统地介绍了太赫兹技术在各个领域中的发展和应用现状。第三节沿着近年来二维材料的发展历程,介绍了伴随着二维零带隙材料、二维半导体材料、二维半导体磁性材料的发展,结合二维电子材料研究中遇到的问题和困难,叙述了太赫兹光谱技术在二维电子材料研究目前的进展和机遇。第二章详细介绍了太赫兹时域光谱系统的搭建和拓展过程。第一节介绍了目前应用比较广泛的太赫兹波的产生和探测方法。第二节介绍了太赫兹时域光谱系统光学光路部分的搭建过程。第三节利用NI Labview程序实现了太赫兹时域谱光学系统的驱动、信号采集和初步的数据处理。第三节对太赫兹时域谱系统信号的分析和通过后续数据处理获得太赫兹频段光学、电学、磁学信息的方法做了系统介绍。第三章基于零带隙二维电子材料石墨烯,设计并制备了一种太赫兹波应力调制器原型。采用自主搭建的太赫兹时域谱系统,对其应力调制特性进行了系统研究。研究表明,该器件具有优异的调制效果:调制深度大,在1 THz处的调制深度可达26%;可以实现正负双向调制;得益于其低插入损耗,该器件具有低功耗的特点;并且具有优异的重复性和稳定性。第四章选取二维铁磁半导体材料Cr2Ge2Te6为研究对象,利用THz-TDS对其在不同温度和磁场下的响应进行了表征。观察到了一种高效的单色太赫兹波发射效应。并且基于其特征分析,发现该效应为一种基于范德瓦尔斯声子极化子(phonon-polariton)的电磁波辐射机制。第五章基于二维反铁磁半导体材料MnPS3,研究了其在太赫兹泵浦作用下所产生的超快非线性光学效应。研究表明,对于MnPS3材料,其对应的超快光学效应主要来源于与磁性无关的非线性电光克尔效应,并且该效应具有强各向异性。最后,对比了与红外光泵浦作用的区别。第六章为全文的总结和后续展望。