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太赫兹电磁波具有独特的物理特性，与物质相互作用会产生诸多新奇物理效应。太赫兹技术在安全检查、工业检测、通信、天文、医学等诸多领域有着十分重要的科学意义和巨大的应用价值，成为近年来国际上受到广泛重视的重要科学前沿和技术热点。太赫兹技术最关键器件是太赫兹发射源以及太赫兹探测器等，其技术性能面临材料结构优化和制备技术等诸多难题，尚未完全成熟。探索和发展室温环境工作的高输出功率太赫兹源、高响应率太赫兹探测器等实用化器件是太赫兹技术领域十分重要的前沿方向。在科技部重大科学仪器专项“基于飞秒激光的太赫兹时域光谱仪”项目的支持下，本论文主要开展了太赫兹光电导发射天线和HEMT场效应管式太赫兹探测器件的研制工作，从理论和实验上系统性研究了器件的材料外延生长、器件结构优化设计与制备工艺，获得了性能优良的太赫兹光电导发射天线和HEMT场效应管式探测器，并在专项项目相关的太赫兹光谱仪器中得到了应用演示，获得的主要研究成果如下: 1.研制成功太赫兹光电导发射天线。采用分子束外延生长的低温GaAs材料，设计制备了太赫兹光电导发射天线，采用硅球透镜高效耦合结构优化了太赫兹辐射强度，发射谱宽达到3THz。解决了实用化封装工艺难题，在太赫兹时域光谱仪（大恒公司型号）中实现应用。 2.研制了基于InGaAs/InAlAs超品格的新型太赫兹光电导发射天线。基于分子束外延InP基InGaAs/InAlAs超晶格，提出台面型结构有效减少器件暗电流，开发专用PCB电路和光电导天线制备工艺流程，实现发射强度优良、谱宽达到2THz的太赫兹天线，在光纤1560nm飞秒激光型太赫兹时域光谱仪（天津大学型号）中得到应用演示。 3.研制成功HEMT场效应管太赫兹探测器。分别计算了基于GaAs/A1GaAs和InGaAs/AlGaAs材料的太赫兹探测响应率，通过优化外延实验参数获得了室温迁移率7205cm2/V·S和载流子浓度1.005E+12/cm3的高质量GaAs/AlGaAs二维电子气沟道结构，设计并制备了耦合蝴蝶结扇形天线结构的栅宽1.5μm的HEMT场效应管探测器，掌握了多版套刻工艺制备关键技术。测试了得到室温下0.2THz太赫兹谱段的响应率最高2.93V/W，验证了二维电子气结构应用于太赫兹波探测的可行性。