过渡金属硫族化合物（TMDs）二维材料及其范德华异质结拥有优异的光电性能和丰富的物理效应,近些年受到广泛关注。TMDs二维材料具有带隙大范围可调谐、高迁移率、高发光效率、快速光电响应等特性,有望支撑新一代微电子、光电子等器件的发展。得益于原子层尺度厚度,二维TMDs材料中库伦屏蔽作用减弱,量子限制效应显著增强,显现出激子、谷电子、多体作用等物理效应。特别是,通过不同类型TMDs二维材料组合,可突破传统半导体异质结中制备面临的晶格匹配限制,构建不同能带偏移类型的异质结结构,不仅极大扩展和丰富了二维材料功能,还可获得诸如层间激子、莫尔激子等新型物理范式。二维材料中诸如热电子冷却、激子形成、电荷转移、相干声子、带间复合等动力学过程大多都发生在亚皮秒至纳秒时间尺度内,其深入认识和理解可对二维TMDs体系的光电物理提供关键信息和重要参考,对相关器件发展至关重要。本文主要利用时间分辨近红外和太赫兹波段超快光谱,系统研究了以PtS2、ReSe2、ReSe2/MoS2等为代表的部分二维TMDs及异质结材料的超快动力学,在层间激子形成路径、热电子弛豫和能带结构的关联、相干声子激发等方面取得了一定突破,获得一些新的见解,对基于PtX2、ReX2、MoS2/ReX2（X=Se,S）类二维材料及异质结体系的光电器件发展具有重要指导意义。主要研究内容和成果如下:（1）研究了 PtS2和PtSe2二维材料的热电子动力学,观察到层数依赖的饱和吸收、相干声子激发等超快现象,并结合电子和声子结构理论计算得以解释:在PtS2中,我们利用飞秒泵浦-探测光谱研究1至4层PtS2纳米片,发现层数的增加会导致饱和吸收效应大幅减弱,载流子弛豫时间缩短。此外,还探测到源于层间剪切模的强非谐性的相干声子信号。我们结合时间分辨太赫兹光谱,研究少层PtSe2薄膜,发现层数可以有效调控非平衡态载流子中激子与自由载流子的比重,这与半导体-半金属相变密切相关。（2）研究了单层ReSe2薄片和多晶薄膜的热电子动力学,甄别出激子形成过程,发现热电子引起的非线性吸收动力学具有显著的面内各向异性:首先,利用偏振分辨的光泵浦-探测技术,发现单层ReSe2弛豫动力学由热电子和激子主导的非线性饱和吸收及吸收增强组成,分别具有亚皮秒和35皮秒的时间尺度,并且高度依赖激光偏振。其典型的各向异性超快动力学可以基于能带结构的色散关系及热电子在动量空间的非均匀分布得以合理解释。进而,通过太赫兹瞬态光电导频谱分析,甄别出亚皮秒尺度的激子形成动力学。（3）研究了单层MoS2/ReSe2异质结的超快动力学,确立了亚皮秒至数百皮秒不同时间尺度内的电荷转移、自由载流子演化及层间激子等弛豫路径及中间过程:首先,利用太赫兹发射光谱,确定沿异质结堆叠方向的超快界面电流形成及电荷转移过程约为170 fs。进而,借助时间分辨太赫兹光谱和近红外飞秒泵浦-探测反射光谱,甄别出层间激子形成过程中经历的非局域化热电子中间态,并发现层间激子寿命达到365 ps,相比单独ReSe2材料提高了 10倍以上。（4）研究了二维PdSe2薄片的超快动力学和晶向、厚度的关联,发现热电子弛豫和相干声子激发强烈依赖样品厚度,且具有高度各向异性:利用偏振分辨的光泵浦-探测系统,对比研究了 2.35 nm、6.68 nm、16.37nm以及体材料的PdSe2,发现热电子弛豫动力学依赖激光偏振和晶向的相对角度,这种各向异性效应会随厚度的增加而显著增强。对于较厚材料,其晶向变化可导致载流子弛豫寿命最大增加44%,呈现出非比寻常的各向异性热电子行为。结合理论分析,我们认为该效应与电子有效质量的k空间分布密切相关。