【摘 要】
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利用低维纳米材料中存在的量子限制效应,研究人员创造出了性能显著的一系列光电子器件。在研究光电子器件和光伏材料的性能时,激子的形成、分离和复合是必须要考虑的。本论文利用多体微扰理论和Bethe-Salpeter方程,研究了几种碳纳米材料的电子能带结构和包含激子效应的光性质。具体内容包括以下几个部分:（1）手性石墨烯纳米带（CGNRs）中的激子态。研究结果表明对于（2,1）、（3,1）、（4,1）、（
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利用低维纳米材料中存在的量子限制效应,研究人员创造出了性能显著的一系列光电子器件。在研究光电子器件和光伏材料的性能时,激子的形成、分离和复合是必须要考虑的。本论文利用多体微扰理论和Bethe-Salpeter方程,研究了几种碳纳米材料的电子能带结构和包含激子效应的光性质。具体内容包括以下几个部分:（1）手性石墨烯纳米带（CGNRs）中的激子态。研究结果表明对于（2,1）、（3,1）、（4,1）、（5,1）-CGNRs,随着长度的增加,激子结合能逐渐减小,说明长度较短的CGNRs更能有效的限制电子-空穴对。我们还发现,相比于（4,1）-CGNRs,硼、氧原子共掺杂的（4,1）-CGNRs具有更大的有效质量,会显著影响激子的寿命。（2）硼氮原子掺杂N=7扶手椅型石墨烯纳米带（7AGNRs）中的激子态。对比了高浓度掺杂的2B-7AGNRs、低浓度掺杂的2B-7AGNRs和BN-7AGNRs的电子结构和光吸收性质。发现了掺杂浓度变高以及掺杂原子对由双硼原子2B变为硼氮原子BN都使得准粒子带隙增加。考虑多体效应后,结构的光吸收谱线中存在明显的激子吸收峰。同时,将2B掺杂改变为BN原子对后发现最低能量激子X0变为亮激子。（3）Kagome结构碳纳米管中的激子光性质。比较分析了Kagome二维碳结构形成的（4,4）-CNTs、（5,5）-CNTs以及（6,6）-CNTs的准粒子能量和光学性质。结果表明,当改变CNTs的直径时,其带隙随着直径的增加而减小。同时随着直径的增加,结构最低能量激子结合能减小。
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