低维碳材料已经成为纳米科技和凝聚态物理研究的前沿和热点。通过应力应变、结构控制、修饰与掺杂等手段，可对低维材料的电子结构、能带特性及功函数等实现可控调制，将有助于设计出新型低维纳米机电和光电功能器件。本论文通过紧束缚计算、密度泛函第一性原理计算和半经验非平衡格林函数电子输运模拟对碳纳米管及石墨烯的电子结构和输运特性展开了系统研究，探索了低维材料的电子结构、能带特性及功函数调控规律及其在光电、机电器件领域的潜在应用。获得了如下重要进展。　　1.对被普遍认为较好保持金属属性的超小口径碳纳米管研究，发现在较大应变诱导下，可实现金属性到半导体性转变。其源自取决于杂化程度的非常规σ-π杂化作用对费米能级附近能带结构及电荷密度产生的重要影响。为超小口径碳纳米管在纳机电系统中的应用奠定了科学基础。　　2.发现石墨烯纳米带中由应力诱导能带调控及额外共振电流峰所引发的应变诱导负微分电阻行为。拓展了石墨烯在纳机电系统及纳电子器件方面的潜在应用。　　3.石墨烯表面离子及量子点修饰对功函数规律调控，源于离子及量子点吸附改变电荷分布及极化，进而贡献于光电性能的改善和提高。该研究为半导体量子点-石墨烯复合光电材料设计提供了有价值的依据。