二维 PtSe2 具备宽可调带隙、高稳定性等优点, 在新型光电器件方面具有极大应用价值。利用时间分辨太赫兹光谱研究了不同厚度 PtSe2 中的光生载流子超快动力学, 发现该材料瞬态太赫兹光电导的幅度及其激发光强度依赖性随材料厚度的增加呈现出显著的非线性增加趋势。通过太赫兹光电导频谱分析, 获得了光生载流子浓度、散射时间、背散射因子等动力学参数, 并结合激发波长依赖的太赫兹弛豫动力学, 推测束缚激子和自由载流子的竞争是引起这种厚度非线性关系的主要原因。此外, 基于光泵浦- 光探测光谱证明了 PtSe2 中的激子效应及半导体-半金属转变。该工作演示了层数对 PtSe2 中非平衡态动力学的有效调控, 对贵金属基二维材料在光电器件方面的应用具有指导意义。

利用多维度的泵浦探测技术来研究Fe掺杂氮化镓（GaN∶Fe）晶体的超快瞬态非线性光学响应和基于Fe缺陷的宽带载流子动力学机制。相位物体（PO）泵浦探测实验结果表明，载流子折射动力学曲线相较于吸收表现出明显的回复，结合超快瞬态吸收光谱实验证明这源于Fe缺陷态的宽带吸收。此外，瞬态吸收响应与载流子俘获速率均可通过Fe含量进行大幅调控，吸收幅值和载流子俘获寿命分别随着Fe含量的增加而增大和缩短。根据瞬态光学非线性结果，提出了基于Fe缺陷不同电荷态下的激发与俘获模型，结合全局分析和速率方程获得了GaN∶Fe的载流子俘获机理与重要的Fe缺陷俘获速率和光吸收截面。GaN∶Fe中可调控的载流子寿命和超宽带的吸收光谱对光开关、光限幅器件、光电探测器等光电器件的设计和开发有着十分重要的意义。

利用带间激发的超快瞬态吸收光谱,研究了导电(n型)氮(N)掺杂和半绝缘(SI)钒(V)掺杂6H-SiC晶片的超快载流子复合动力学过程。N杂质和/或固有缺陷的间接复合主导了n型6H-SiC的载流子弛豫,其寿命超过了10 ns。与n型6H-SiC相比,V掺杂对SI-6H-SiC的瞬态吸收具有显著的调制作用,这源于由V深能级的载流子俘获引起的一个额外的载流复合过程。载流子俘获(寿命约为160 ps)比间接复合快2个数量级以上。通过简化能级模型并进行全局分析,研究了6H-SiC的载流子复合机制,准确地获得了6H-SiC的载流子寿命。

新型半导体材料的发展是推动信息产业和光电产业发展的基石，探索新材料内在的物理机制是发展下一代光电器件的必然要求。作为太赫兹时域光谱的改进技术，时间分辨的太赫兹光谱探测是研究半导体瞬态光响应的有力支撑，文中将对光学泵浦太赫兹探测技术的原理、特点进行介绍。最后说明太赫兹超快光谱在物质科学领域的运用及发展趋势。

运用系宗蒙特卡罗法计算了强THz场作用下, n型掺杂的GaAs和InSb中随时间变化的散射机制以及载流子非线性动力学演变, 获取了电子散射至卫星谷并弛豫回原能谷的时间信息, 并追踪描绘了载流子瞬态增加的过程, 结果同时显示了强场作用下谷间散射是GaAs中的主要散射机制, 而碰撞电离则是InSb中的关键因素.此外进一步讨论了这两种机制对于相关物理量: 平均动能、平均速度、材料的电导率的影响, 结果说明这两种机制导致了非线性效应并在两种材料中起到相反的作用, InSb中碰撞电离的响应时间比GaAs中谷间散射的响应时间更长.该研究结果在THz调制领域有一定的指导意义.

利用飞秒抽运探测透射技术，研究了室温下 CdSeS半导体量子点激发态载流子的弛豫过程与抽运光能量密度和光子能量的关系。实验结果表明，CdSeS量子点激发态载流子的弛豫有3个过程：1) 约为10 ps的一个快速弛豫过程，此过程随着抽运光能量密度的不断增加而逐渐变慢，与光子能量没有明显的依赖关系，认为此过程是由载流子和光学声子的散射引起的；2) 约为100 ps的一个弛豫过程，此过程与抽运光能量密度及光子能量都没有明显的依赖关系，认为此过程是光激发载流子被缺陷态捕获而形成的限域载流子的弛豫过程；3) 一个纳秒量级的带带跃迁的弛豫过程。零延迟时间下的透射变化量随着抽运光能量密度的增大而增大，当抽运光能量密度增大到一定程度时，零延迟下的透射变化量逐渐趋于饱和。