石墨烯独特的电子结构和光电学性质，使其在光电材料和器件领域拥有巨大的应用价值。自2004年以来，全世界掀起了研究石墨烯的热潮。本论文利用玻尔兹曼平衡方程理论，基于格林函数的图形自洽理论，系统研究了石墨烯的光电特性。主要研究内容和创新如下：　　 首先，研究了石墨烯低温线性电输运性质。低温时，石墨烯的量子和输运电导率主要由衬底层带电杂质散射决定。载流子之间的屏蔽效应是影响其输运性质的决定因素之一。石墨烯的量子和输运电导率都随着载流子浓度的增加线性增加。与传统的半导体系统不同，温度对石墨烯输运性质的影响很小。在高电场时，石墨烯电流-电压曲线表现出强的非线(非欧姆)特性，并且随着载流子浓度的增加，非线特性明显增强。与传统半导体材料相比，石墨烯系统拥有非常高的电流密度，并且石墨烯场效应管的电流具有不完全饱和的性质。当外界偏压大于0.1V时，电场对载流子的加热效应变得非常明显，是非线性响应区；当外界偏压小于0.1V时，属于线性响应(欧姆)区。理论研究表明，石墨烯是制作新型高性能纳米电子器件理想的材料，如石墨烯高速场效应管。　　 其次，系统研究了石墨烯的多体效应-电子集体激发：等离激元和等离激元-声子耦合模。当考虑带内和带间激发通道时，石墨烯系统存在两支等离激元模和四支等离激元-声子耦合模。通过门电压调节石墨烯的载流子浓度，可以使石墨烯的等离激元的频率处在太赫兹波段。当载流子浓度或等离激元的动量q增大时，等离激元和光学声子的频率在红外光区发生强耦合。研究表明，必须同时考虑载流子-载流子和载流子-声子相互作用来理解和解释石墨烯的准粒子性质。石墨烯的费米子集体激发可以被有效地放大产生太赫兹光和红外光，显示石墨烯在纳米等离子体光子学领域十分广泛的用途和应用价值，如制作频率可调的石墨烯太赫兹光源和石墨烯高频光电器件。　　 最后，详细研究了石墨烯光学性质。载流子-声子耦合是影响石墨烯光学性质的重要因素，由于电子-声子共振，存在一个明显的光生载流子峰。在短光波区(波长小于3μm)，石墨烯的光电导是一个普适的光电导σ0=e2/(4h)，对应的光透射率高达98％。在中红外区，存在一个4～100μm宽的光吸收窗口，在吸收窗口的边沿，存在非常明显的光电导截止现象。综合考虑石墨烯优越的光电特性，我们认为石墨烯是制作高性能透明电极和光电探测器理想的材料。利用石墨烯制作了碲镉汞红外探测器透明电极，明显改进了碲镉汞红外探测器的性能。