采用转移矩阵方法,在含石墨烯的多层介质结构中,研究了太赫兹频域的光传输过程。在多层结构中,光吸收表现为多个吸收峰,且吸收峰的位置依赖于入射光频率、入射角和石墨烯化学势。随着石墨烯化学势和石墨烯层数的增加,吸收率增大,石墨烯光导虚部增大,吸收峰的位置蓝移。周期性吸收峰发生在反射光干涉相消的条件下,且可通过两条主要反射光间的相位差来理解。因此,可基于光传输中石墨烯吸收峰的位置和强度来给出石墨烯的化学势、能级展宽因子参数。给出了与石墨烯材料相关的可提高石墨烯吸收率、降低透射率的参数条件。

基于含石墨烯的双/三层介质结构中的光学色散方程,研究了覆层和基底层材料对石墨烯表面等离子体波横电(TE)模的影响。计算结果表明,近红外波段内,石墨烯表面等离子体波TE模的性质对覆层和基底层介电常数的差值极其敏感。当覆层和基底层介电常数出现微小差异时,TE模可以进行传输。随着两介电常数差值的增大,TE模的有效折射率显著增大,甚至超过覆层折射率,而传播损耗不断减小。对于三层介质结构,相邻两介质分界面间添加单层石墨烯形成了平板波导结构,研究该结构发现,当传导层和基底层介电常数相近时,其夹层的石墨烯对波导TE模的调控尤其显著,这种调控来源于电磁波耦合到石墨烯形成的表面等离子体波TE模。这些结果为设计调制器、检测器和过滤器等石墨烯表面等离子体波导器件提供了理论支持。

基于在石墨烯片两端外加正负电压构成PN结的方法, 通过调节门电压和偏压，研究了光电导和光吸收与外加电压、无序展宽以及温度之间的关系。研究结果表明，石墨烯光电导在太赫兹区出现了负值，光的透射率增大。在太赫兹区，光电导单调依赖于外偏压和无序展宽，而对温度表现出复杂的依赖关系。在外电压一定的条件下，通过选择合适的温度，可增大光的透射率。该研究结论为石墨烯在太赫兹区的应用提供了理论参考。

运用数值计算方法分析了肖特基势垒反向隧穿电流的场发射(FE)、热场发射(TFE)以及基于WKB近似的积分计算模型等三种模型之间的关系, 阐述了场发射与热场发射模型的不足。通过分析积分计算模型的数值计算结果, 探讨了肖特基势垒反向隧穿电流随能量峰状分布的基本特征。

通过比较研究，讨论了尘埃粒子的存在对等离子体衰减特性的影响。主要讨论了三种情况下的衰减系数：1)仅考虑粒子间的碰撞；2) 考虑粒子间的碰撞以及电子、离子对尘埃粒子的充电；3) 在2)的基础上考虑背景等离子体电势的影响。在推导出衰减系数的基础上，选取火箭喷焰为典型实例，详细给出了衰减系数随温度、压强以及频率变化趋势。研究结果表明：在微波段低频区时，温度、压强皆有临界值，使得对应的衰减系数变化产生低谷。当温度、压强一定时，尘埃等离子体的衰减系数峰值出现在共振频率附近，峰值与共振频率之间的距离取决于温度、压强对共振频率的影响；温度、压强、频率相同时，计算三种情况下的衰减系数，第三种的总是大于前两种的，且所得衰减系数正好处在实测范围内。所以，在计算衰减系数时需要考虑背景等离子体电势的影响。

单层石墨烯是在室温下能存在的二维电子气，由于其线性色散关系与传统二维电子气相区别，在光、电、磁等多方面(如室温量子霍尔效应、高迁移率、高热导率和最小电导率等)表现出不同的输运行为，使其在微电子和透明导电膜方面有巨大的应用前景。采用在无规相近似下的介电函数来分析两类二维电子气系统中的光电导谱的异同。结果表明，包含两支能谱的体系中带间的跃迁对光电导起主要贡献，而两体系中带内的跃迁对光导的贡献很小。光谱的形状依赖于费米能级和由散射引起的能级展宽。当入射光的能量远高于2EF时，光电导趋于一常数，与实验结果一致。

在外加垂直磁场的石墨烯系统中，基于格林函数方法以自能的形式理论研究了电荷杂质散射和光学声子散射中心对朗道能谱的影响，采用久保(Kubo)公式研究了单层石墨烯的磁光电导谱以及跃迁选择定则。具体计算中电子杂质库仑相互作用考虑了介电环境的屏蔽效应，对由散射引起的自能以及单粒子格林函数做自洽计算，另外在强磁场下单杂质散射是一个很好的近似模型。理论计算结果表明电荷杂质散射引起朗道能级对称展宽；同时考虑电荷杂质和光学声子两类散射后态密度表现为非对称的展宽。研究结果表明磁光电导谱的峰值和强度强烈依赖于填充因子和态密度。

在离子速度成像的实验装置中, 将波长为492～523 nm范围内的激光倍频, 以经过倍频的激光作光源, 将碘甲烷分子(CH3I)电离, 获得了碘甲烷母体分子离子(CH3I+)在76 500～81 120 cm^-1范围内的高分辨双光子电离光谱; 介绍了CH3I的双光子电离机制, 根据Rydberg公式和量子数亏损成功对实验所得到的CH3I+谱中的46个谱峰做了标识, 并观察到了CH3I+谱中p, d, f系列的能级分裂. 标识结果表明, 在CH3I的双光子电离谱中除了可以观察到单光子电离谱的特征, 还可以观察到在单光子电离中禁阻的f系列跃迁.

基于半经典玻尔兹曼方程的方法研究了InGaAs/InAlAs 系统中电子在Rashba自旋轨道耦合相互作用(RSOI)和外磁场作用下二维电子气(2DEG)的磁光吸收谱以及选择定则。RSOI的存在使朗道能级相互混合并移动, 在高迁移率和强磁场条件下, 磁光吸收谱可以观察到来自相邻郎道能级和相同自旋间的两个主吸收峰。随着电子浓度、外磁场以及自旋轨道耦合强度的不同可以相应地调制吸收谱强度和峰位等。另外, 由于朗道能级的混合, 使磁光谱出现自旋反转的跃迁, 但由于不同自旋态的电子波函数的重叠很小, 此跃迁对磁光吸收谱的贡献很小。