单层过渡金属硫化物（Transition metal dichalcogenides,TMDCs）因其在两个不等价的谷（即和′谷）呈现出直接带隙而引起了人们的广泛关注。该类单层材料无空间反演对称中心,并且具有很强的自旋-轨道耦合作用,进而呈现出自旋-谷锁定、谷霍尔效应以及谷相干效应等新奇物性。此外,单原子层的二维特性和弱介电屏蔽在很大程度上增强了库伦相互作用,使强束缚的中性激子以及带电激子等准粒子可以在室温下稳定存在,极大丰富了该类材料中自旋、谷相关的光学特性,促使单层TMDCs在光电子学、谷电子学以及自旋电子学等领域均有广泛的应用前景。本论文,基于近期单层TMDCs中磁光特性的实验研究进展,建立了激子和带电激子共存时的谷动力学模型,探讨了谷塞曼效应和谷动力学行为,明确了激子和带电激子的谷极化对外磁场的响应等。论文第一章和第二章介绍了单层TMDCs的研究现状,以及激子和带电激子丰富的自旋和谷构型。以单层WSe2材料为例,计算了相应激子态峰值能量以及谷塞曼劈裂能量,与Lyons等人的实验结果吻合（Nat.Commun.10,2330（2019））。论文第三章,在谷动力学模型中增添了自旋禁止暗激子,确立了激子和带电激子在外磁场下的磁光特性。研究发现激子和带电激子谷极化的磁场响应分别呈现X型和V型,与Aivazian等人的实验结果一致（Nat.Phys.11,148（2015））。此外,针对单、三态带电激子（精细结构）基态在磁场调控下转变这一结果,预测了带电激子X-V型的谷极化转变以及除X-V型之外的新位型。论文第四章,对第三章中的谷动力学模型做了进一步拓展,将暗激子和带电激子间的相互转换（对应较高电子浓度的情况）机制也纳入模型,并与动量禁止暗激子对应的情况做了比较,预测了由磁场调控的带电激子谷极化反转。上述结果解释了当前实验中激子和带电激子在外磁场下的谷动力学行为,明确了单层TMDCs中激子和带电激子的谷塞曼效应,建立了谷极化对外磁场响应的完整图像,亦会推动相关实验证实本论文中的理论预测并由此探索新的磁光特性,并为新型自旋、谷电子器件的设计和开发起到指导和推动作用。