近几年,随着微纳加工技术、光电导技术和超快激光技术的迅猛发展,太赫兹科学与技术逐渐成为国际研究的热点,而影响太赫兹技术发展的关键问题之一是缺乏高性能的太赫兹器件,亟需引入一种新材料或新技术,设计出满足不同太赫兹应用需求的新型太赫兹器件。石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状结构晶体,自从室温下存在的石墨烯被制备出来,便受到了研究人员的大量关注。研究表明,太赫兹频段下的石墨烯电导率可由外置偏压调控,且石墨烯内部的等离子体振荡频率就处于太赫兹频段,其禁带宽度能够正好覆盖太赫兹波段;因此,利用石墨烯设计太赫兹器件有着巨大的应用潜力。目前,石墨烯太赫兹器件的研发仍处于理论研究和实验探索阶段,还存在若干问题有待解决。本文主要围绕石墨烯太赫兹功能器件进行了一系列研究,针对传统太赫兹器件中存在的一些问题,如大范围频率调谐,传输损耗,可集成度等进行讨论和研究,并设计出了多种适用于不同太赫兹技术应用的石墨烯太赫兹功能器件,本文的主要研究成果如下:1.首次提出将石墨烯材料应用到平板电磁带隙结构设计中,分别设计了五种新型石墨烯太赫兹平板电磁带隙结构,提取出其中三种石墨烯太赫兹电磁带隙结构的等效电路模型参数,分析了结构参数和石墨烯化学势对其传输特性的影响,所设计的石墨烯电磁带隙结构能有效改善太赫兹电磁带隙的可调特性,降低太赫兹电磁带隙结构的背向辐射。2.首次提出石墨烯太赫兹基片集成波导的概念,详细分析并推导了该波导的传输特性方程,所设计的石墨烯基片集成波导具有单模传输、低泄露损耗以及截止频率动态可调特性,这为有源太赫兹基片集成波导器件设计提供一种新的平台。3.设计了一种基于石墨烯堆栈的太赫兹基片集成波导天线,研究了该天线的设计方法,分析了天线结构参数对其性能的影响,所设计的太赫兹天线不仅具有传统金属背腔天线的优点,还具有高集成度,宽带,双频段和可重构特性。4.设计了一种基于石墨烯堆栈的太赫兹超材料吸波体,理论上解释了该吸波体的可调吸波机制,分析了结构参数对其吸波性能的影响,相比传统太赫兹吸波体,所设计的石墨烯吸波体能够同时具有超宽带、超薄、高效吸收、动态可控四种特性,同时,该吸波体对入射电磁波极化不敏感,能够实现宽角度吸波。通过本文的研究,不仅解决了传统太赫兹功能器件设计中遇到的一些问题,而且进一步拓展了石墨烯太赫兹功能器件的设计思路,为今后的研究工作打下了基础。