石墨烯在实验室被成功制备后掀起了科学界对石墨烯研究的热潮,同时也使得二维材料的研究得以迅猛的发展。其中二维过渡金属硫化物是最受关注的二维材料之一。由于其单层的原子级厚度,优异的电学性能,以及由体材料变为单层材料时,过渡金属硫化物能够成为直接带隙半导体,使得这些材料表现出丰富的物理特性,并有望在各类新型纳米光电子器件中广泛应用。基于以上背景,本论文主要研究了以下几个方面:1.通过电子有效哈密顿量,求解了相应的薛定谔方程,得到了石墨烯以及典型二维过渡金属硫化物（单层Mo S₂、WS₂、WSe₂和Mo Se₂,即TMDs）的本征能量以及相应的波函数,进而研究了它们的光电响应特性。根据玻尔兹曼方程导出的质量平衡方程和电荷数守恒方程,得到了光生载流子和光子发射率。自洽分析得到了太赫兹辐射场中光生载流子浓度和光子发射率。考虑自旋-轨道耦合,通过无规相近似（RPA）的方法得到了单层TMDs系统的介电函数,从而求得了其屏蔽长度以及等离激元的色散关系。同时,利用半经典玻尔兹曼方程研究了单层TMDs低温下的电输运性质。2.设计了一种基于双石墨烯的超材料结构,通过求解麦克斯韦方程组,证明了该石墨烯超材料能够实现频率可调的光学型和声学型太赫兹表面等离激（SPPs）。其中光学模式的SPPs非常方便的用来实现电调控的太赫兹源,该理论预测与最近的实验一致。3.利用麦克斯韦方程组和泊松方程,研究揭示了等离激元性质随着覆盖层各向异性以及入射光波矢方向而变化的,等离激元具有各向异性。利用得到的TMDs的介电函数,并结合麦克斯韦方程组,得到基于单层TMDs表面等离激元在不同衬底以及掺杂浓度下的色散关系,发现这种结构中表面等离激元频率可以达到千兆赫兹（GHz）,并且依赖于载流子密度以及衬底类型。该论文有图25幅,参考文献88篇。