太赫兹(Terahertz，THz)波通常指频率在0.1 THz-10 THz(波长为3mm-30μm，1 THz=1012 Hz)范围内的电磁辐射。从频率上看，该波段位于微波和红外线之间，属于远红外波段，其两侧的微波和可见光技术已经非常成熟，只有THz技术基本还处于“空白”。目前，人们一般采用的是电子学和光学相结合的方法来研究THz波段的特性和应用。　　本文利用THz光谱技术对半导体材料、薄膜材料、生物组织、THz人工特异材料(metamaterials)等多种材料在THz波段的特性及应用进行了研究。具体分为以下几个方面:　　第一，研究了利用THz TDS技术对半导体材料的表征，首次研究了半导体InP在THz波段，4.2 K-300 K之间的特性。测量得到了InP的复折射率、复电导率等随温度变化的THz光学常数，以及其载流子寿命、浓度、迁移率等随温度变化的动态特性。同时利用Drude模型对常温THz光学常数的数据进行了拟合，联系了宏观光学常数和微观载流子的动态特性，所得结果和标称值吻合很好，并分析了载流子的动态特性对THz光学常数的影响，另外由低温吸收系数对该样品的杂质进行了分析，从而最终实现了对半导体材料的表征。　　第二，研究了THz TDS技术在薄膜参数测量方面的应用。首先研究了光学厚度较薄的薄膜参数测量及数据处理方法，然后提出了一种全新的基片上生长相对厚的薄膜的光学参数的提取方法，该方法在合适的薄膜折射率（和基片折射率不是非常接近）和非常宽的薄膜厚度（几十微米到几百微米）范围内都是适用的。第三，研究了THz技术在生物组织材料及其成像方面的应用。首次利用THz时域光谱系统研究了BLAB/c小鼠肝肿瘤组织和正常组织在THz波段的传输特性差异，并进行了THz吸收系数的成像，从而在一定程度上实现了肝肿瘤组织和正常组织的鉴别，并且研究了生长到不同阶段的肿瘤组织之间的THz传输差异，为THz成像技术在肿瘤诊断方面的研究提供了一定的基础;另外，搭建了连续波THz成像系统，进行了一定的THz成像的研究，并对这两种THz成像系统进行了对比分析。　　第四，设计并研究了两种结构的THz人工电磁材料:ELC结构的谐振器和ELC互补结构的超常透射谐振器，以及SRRs结构的谐振器。利用数值模拟软件设计并计算了传输特性以及谐振频率处的表面电流分布和电场分布情况，对该电谐振的本质进行了一定的研究。利用微加工技术，在MgO基片上生长NbN超导薄膜，然后利用光刻和RIE的方法制备了ELC结构及其互补的谐振器，在Si基片上生长Nb薄膜，制备SRRs结构的谐振器。利用低温的THz-TDS系统，测量了ELC结构及其互补结构样品在8 K-300 K之间的传输特性，首次在实验上利用超导材料的温度特性实现了谐振特性的调谐。利用带有超导磁场的连续波光谱系统，测量了SRRs结构在不同外加磁场下的光谱。从而最终得到了低损耗的THz metamaterials，并且利用超导独特的抗磁性，实现了谐振特性的调谐，为THz波段的开关、谐振器等的研究提供了全新的方法。