太赫兹技术是21世纪新兴的重要科技之一。太赫兹波一般是指频率在0.1-10 THz之间的电磁波,它处于宏观经典理论向微观量子理论和电子学向光子学的过渡阶段。太赫兹波的频率比微波高,比红外线低。近年来,该技术已逐渐被应用于半导体材料、高温超导材料、层析成像技术、无标签基因检测、细胞微观成像、化学生物检测、宽带通信、微波定位等领域。随着技术的发展,石墨、石墨烯、碳纳米纤维及其复合材料等碳基材料由于其优异的电学性能及原子结构,使其在太赫兹器件的研究中得到了广泛的应用。在太赫兹技术的发展中,矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer,VNA）和太赫兹时域光谱仪（Terahertz Time-Domain Spectroscopy,THz-TDS）分别占据了两个不同的领域。其中,VNA常被用于表征材料或器件的电磁响应,TDS则可用来识别和探索材料的宽带介电特性。通过检索文献,我们发现石墨烯薄膜在太赫兹器件及电磁表征领域的研究仍然主要处于仿真和实验验证阶段,关于化学气相沉积法制备的碳纳米纤维在亚太赫兹领域的电磁表征研究的论文报道较为有限,尤其是研究其在大于300 GHz的频段的文献更加稀少。尽管大量的研究表明,单层石墨烯薄膜因其具有能带可调的特性,使其具有优异的电磁调制功能。然而,具有高度均一性及高结晶质量的单层石墨烯薄膜的制备技术仍然存在瓶颈,从而阻碍了其在太赫兹器件领域的应用。此外,石墨烯薄膜的层数可控制备也是一项较为复杂的技术,关于不同厚度的石墨烯薄膜的电磁响应的研究也仍需填补。基于上述背景,我们利用矢量网络分析仪对石墨烯和纳米碳纤维在毫米波及亚太赫兹频段的电磁响应进行了仿真建模及实验测试,并深入发掘了其在电磁器件、电磁表征等应用领域的潜能。本课题的研究工作分为三个部分:石墨烯薄膜样品和碳纳米纤维样品的制备;利用CST微波工作室（CST Microwave Studio 2017）分别根据样品的实际参数进行仿真测试;通过实验与模拟相结合,利用VNA表征材料的电磁性能。最后,我们发现,在500-750 GHz波段测试中,随机取向分布的石墨烯纳米纤维具有明显的偏振光吸收行为,这种效应也会引起偏振光反射现象。该发现为未来工作在至高频的碳纳米纤维基太赫兹器件的研发提供重要参考。并且这种明显的各向异性特性的吸收为可变反射器或衰减器、太赫兹吸收调制器等器件的开发奠定了基础。我们还发现由矩形波导传输的太赫兹横电波对石墨烯薄膜的表面粗糙度及由褶皱和裂痕导致的缺陷非常敏感,石墨烯薄膜的表面缺陷如悬挂键等会引起界面极化效应,而表面粗糙度会引起石墨烯薄膜对电磁波的表面散射作用。石墨烯薄膜的表面缺陷还会影响其表面缺陷处的局部电导率,从而减弱其对电磁波的反射能力;另一方面,这种界面极化的效果可以通过测试其各项异性来表征。随着石墨烯薄膜制备技术的不断成熟,我们需要将关注点从“我们是否是在制备石墨烯”转向“石墨烯薄膜的均一性和质量如何”。因此,基于太赫兹横电波对不同厚度石墨烯薄膜的电磁响应原理,本课题又提出了一种石墨烯薄膜均匀性和晶体质量的潜在宏观质检方法,并提出了两个全新的质量检测参数分别用于表征石墨烯薄膜表面的均一度及结晶质量。