近年来太赫兹超材料在光通信、生物医学、高精度成像等领域有着广泛的应用价值。但是国内外太赫兹超材料大多存在性能低、结构复杂、不可调谐等缺点,本论文以新型二维材料石墨烯来代替贵金属,研究了石墨烯超材料的物理机制,设计出了高性能、结构简单、可调谐的太赫兹超材料。本论文的主要研究工作如下:(1)设计了基于石墨烯的可调宽带太赫兹吸收器。本论文通过对石墨烯表面等离子体效应的动态调控,实现了带宽达4.8 THz的超宽太赫兹吸收器,该吸收器在3-7.8 THz的宽带频率范围内的平均吸收率达96.7%。吸收器结构相对简单,不依赖复杂图案化的石墨烯。另外,该吸收器具有灵活可调性,在此工作频段内,通过外加电压对石墨烯费米能级的动态调节,该结构可以在工作波段实现开关效应:从开的状态(吸收率>90%)至关的状态(反射率>90%)。(2)设计了基于多层石墨烯的可调电磁诱导透明器件。石墨烯之间的耦合效应产生了透明透射窗口,通过外加电压对石墨烯费米能级的动态调谐,透明窗口可以得到不同深度的调制,在特定频率处可以实现透明窗口的开关效应和类电磁诱导透明效应(EIT)。另外,该结构能够实现太赫兹波段的慢光调控效应,正延迟可达0.9 ps。以上基于石墨烯的超材料结构简单、性能优越、可调性强,在太赫兹器件中有巨大的潜在应用价值。