碳纳米管、石墨烯中的激子及相关光学性质

碳纳米管以及石墨烯都是具有大量离域pi电子的共轭分子结构，有很高的非线性光学极化率，已成为人们关注的新型非线性光学材料。大量实验表明碳纳米管中的光学性质主要由激子控制。本课题拟研究碳管和石墨烯中激子的能量和尺寸与结构的关系，特别是碳管和石墨烯形变对激子基本特性的影响，研究激子与声子、杂质以及光子的多体相互作用理论，求解激子和声子、激子和杂质电子态互作用下的量子多体态，计算分析声子协助的激子态跃迁几率。并由此计算相关的光谱，探索激子的产生以及与其他准粒子的互作用所导致的弛豫、退相干及湮灭的过程。在此基础上研究这些量子多体效应对材料发光效率和谱线位移等重要性质的影响。本课题研究内容从微观理论的角度解释、预测和探索改进碳管石墨烯材料发光性质以及控制材料发光的可能途径，指导并服务于这一领域的实验工作。

碳纳米管以及石墨烯都是具有大量离域电子的共轭分子结构，有很高的非线性光学极化率，已成为人们关注的新型非线性光学材料。大量实验表明碳纳米管中的光学性质主要由激子控制。本课题拟研究碳管和石墨烯中激子的能量与尺寸和结构的关系，特别是碳管和石墨烯形变对激子基本特性的影响；研究两种自旋轨道耦合作用在能带结构中产生的自旋对称破缺效应以及Dirac点附近的谷简并(Valley-degeneracy)破缺效应，这些新效应会导致原先禁止的光跃迁被允许，出现更多的激子态；考虑Coulomb相互作用，采用多带半导体Bloch方程方法研究各种激光场极化方向下，含自旋轨道耦合效应时，碳管非线性光学新效应与入射场极化方向、入射角以及碳管结构和螺旋度的关系。本课题研究内容从微观理论的角度解释、预测和探索改进碳管石墨烯材料发光性质以及控制材料光致自旋极化的可能途径，指导并服务于这一领域的实验工作.