半导体光子学/中国科学院大学研究生教材系列
出版时间:
2015-06
版次:
1
ISBN:
9787030442178
定价:
128.00
装帧:
平装
开本:
32开
纸张:
胶版纸
页数:
420页
正文语种:
简体中文
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-
光子学是与电子学平行的科学。半导体光子学是以半导体为介质的光子学，专门研究半导体中光子的行为和性能，着重研究光的产生、传输、控制和探测等特性，进一步设计半导体光子器件的结构，分析光学性能及探索半导体光子系统的应用。《半导体光子学》分为13章，包括光子材料、异质结构和能带、辐射复合发光和光吸收、光波传输模式；超晶格和量子阱、发光管、激光器、探测器、光波导器件和太阳能电池等光子器件的工作原理；器件结构和特性以及光子晶体、光子集成等方面。作者在中国科学院大学（原研究生院）兼职教学18年，《半导体光子学》以该课程的讲义为基础历时3年写成，力求对半导体光子学的基本概念、光子器件的物理内涵和前沿研究的发展趋势作深入的描述和讨论，尽可能地提供明晰的物理图像和翔实的数据与图表。 序
前言
第1章引言
1.1信息时代的前沿学科——光子学
1.2电子和光子的比较
1.3半导体电子学的发展历程
1.4半导体光子学的发展历程
1.5本书的内容
参考文献
第2章半导体光子材料
2.1引言
2.2半导体光子材料
2.2.1半导体光子材料的基本特性
2.2.2半导体光子材料的晶体结构
2.3半导体的晶格匹配和失配
2.3.1临界厚度
2.3.2晶格失配度
2.4半导体固溶体
2.5重要的半导体固溶体
2.5.1Alx-a1-xAs
2.5.2-axIn1-xPyAs1-y
2.5.3（Alx-a1-x）yIn1-yP
2.5.4GexSi1-x
2.6半导体光子材料的折射率
2.7结束语
参考文献
第3章半导体异质结构
3.1引言
3.2半导体异质结概念
3.3能带的形成
3.4半导体异质结构的能带图
3.4.1半导体的E-k关系能带图
3.4.2安德森能带模型
3.5几种异质结的能带图
3.5.1异型异质结的能带图
3.5.2异型突变异质结
3.5.3缓变异质结
3.5.4同型突变异质结
3.5.5双异质结
3.6异质结的电学性质
3.6.1异质结的伏-安特性
3.6.2异质结的电容-电压特性
3.6.3异质结对载流子的限制作用
3.6.4异质结的高注入比
3.6.5异质结的超注入现象
3.7异质结的光学特性
3.7.1异质结对光的限制作用
3.7.2窗口效应
3.8结束语
参考文献
第4章介质波导
4.1引言
4.2光的反射和折射
4.2.1反射定律
4.2.2折射定律
4.2.3反射率和透射率
4.2.4布儒斯特定律
4.2.5临界角和全反射
4.3电磁场理论
4.3.1麦克斯韦方程
4.3.2波动方程
4.3.3平面波
4.3.4有损耗的介质中的平面波
4.4辐射模?衬底模和波导模
4.5平板介质波导
4.5.1全反射
4.5.2波导条件
4.6平板介质波导中的TE模
4.6.1对称波导
4.6.2偶阶TE模式
4.6.3奇阶TE模式
4.7矩形介质波导
4.8古斯-汉欣位移
4.9光的模式
4.10结束语
参考文献
第5章半导体中的光发射和光吸收
5.1引言
5.2辐射复合和非辐射复合
5.2.1辐射复合
5.2.2非辐射复合
5.3光辐射和光吸收的关系
5.3.1光辐射和光吸收的基本概念
5.3.2黑体辐射
5.3.3爱因斯坦关系式
5.3.4半导体中受激辐射的必要条件
5.3.5净受激发射的速率
5.3.6两个能级间的光吸收系数
5.4跃迁几率
5.4.1费米黄金准则
5.4.2矩阵元
5.5半导体中的态密度
5.6半导体中的光吸收和光发射
5.6.1吸收系数
5.6.2自发辐射和受激辐射速率
5.7半导体中的光增益
5.8结束语
参考文献
第6章半导体发光二极管
6.1引言
6.2pn结中的载流子分布
6.3半导体pn结特性
6.3.1热平衡时的pn结特性
6.3.2外加偏压时的pn结特性
6.4半导体发光二极管材料
6.5发光二极管的工作原理
6.6LED器件结构
6.7高亮度发光二极管和超辐射发光二极管
6.7.1高亮度发光二极管
6.7.2超辐射发光二极管
6.8发光二极管的特性
6.8.1伏-安特性
6.8.2P-I特性
6.8.3温度特性
6.8.4光谱特性
6.8.5调制带宽
6.8.6发光效率绾统龉庑淑out
6.8.7相干特性
6.8.8近场和远场分布特性
6.8.9调制特性和偏振特性
6.9结束语
参考文献
第7章半导体激光器
7.1引言
7.2异质结对载流子和光波的限制
7.2.1异质结对载流子的限制
7.2.2波导对光波的限制
7.2.3折射率波导和增益波导
7.3半导体激光器的工作原理
7.3.1半导体受激发射物质
7.3.2粒子数反转
7.3.3谐振腔
7.3.4阈值条件
7.4半导体激光器的基本结构
7.4.1DH?LOC和SCH激光器
7.4.2条型激光器
7.5半导体激光器的特性
7.5.1P-I和效率特性
7.5.2阈值特性
7.5.3效率特性
7.5.4光谱和模式
7.5.5近场图和远场图
7.5.6温度特性
7.5.7调制特性
7.5.8退化和寿命
7.6结束语
参考文献
第8章量子阱?分布反馈?垂直腔面发射激光器和半导体光放大器
8.1引言
8.2超晶格和量子结构
8.2.1超晶格和量子结构的基本概念
8.2.2量子结构的能带图和态密度
8.2.3单量子阱和多量子阱
8.2.4应变量子阱
8.3量子阱激光器
8.3.1量子阱激光器的工作原理
8.3.2应变量子阱激光器
8.3.3量子阱激光器的特性
8.4分布反馈激光器和分布布拉格反射激光器
8.4.1布拉格光栅
8.4.2DFB和DBR激光器的结构
8.4.3光波耦合理论
8.4.4四分之一波长相移的DFB激光器
8.4.5DFB激光器的特性
8.5垂直腔面发射激光器
8.5.1多层介质膜反射器
8.5.2VCSEL激光器的结构
8.5.3VCSEL激光器的特性
8.6半导体光放大器
8.6.1半导体光放大器的结构
8.6.2半导体光放大器的增益
8.6.3半导体光放大器的噪声
8.7结束语
参考文献
第9章光波导器件
9.1光波导中的模式的计算方法
9.1.1束传播法
9.1.2时域有限差分法
9.1.3薄膜匹配法
9.2脊形波导的单模条件
9.2.1矩形截面脊形波导的单模条件
9.2.2梯形截面脊形波导的单模条件
9.2.3纳米波导的单模条件
9.3硅基阵列波导光栅
9.3.1罗兰圆和AW-的结构
9.3.2AW-的工作原理
9.3.3AW-的特性
9.4微环谐振器
9.4.1微环谐振器的结构
9.4.2微环谐振器的光学特性
9.4.3光滤波器
9.5光调制器/光开关
9.5.1硅基波导的调制机理
9.5.2硅基光开关/调制器的光学结构
9.5.3光开关/调制器的电学结构
9.5.4硅基微纳光开关/调制器的特性
9.6硅基光耦合器
9.6.1硅基光耦合器的结构
9.6.2模斑变换器
9.6.3棱镜耦合器
9.6.4光栅耦合器
9.7结束语
参考文献
第10章半导体光电探测器
10.1半导体中的光吸收
10.1.1吸收系数
10.1.2带间本征光吸收
10.1.3自由载流子光吸收
10.2pn结光电二极管
10.3pin光电二极管
10.4雪崩光电二极管
10.5RCE光电探测器
10.6MSM光电二极管
10.7半导体光电探测器的性能
10.7.1量子效率和响应度
10.7.2雪崩倍增因子M
10.7.3暗电流和信噪比
10.7.4响应时间
10.8结束语
参考文献
第11章太阳能电池
11.1太阳能——最好的能源
11.2太阳能电池工作原理
11.2.1光伏效应
11.2.2太阳能电池的电流-电压特性
11.2.3光伏效应同材料的关系
11.2.4太阳能电池的效率
11.3硅太阳能电池
11.4非晶硅薄膜太阳能电池
11.4.1非晶硅薄膜的结构和电子态
11.4.2非晶硅薄膜的光学特性
11.4.3非晶硅和非晶锗硅电池
11.5其他硅基太阳能电池
11.5.1非晶硅/微晶硅叠层电池
11.5.2硅量子点电池和黑硅电池
11.6聚光多结太阳能电池
11.6.1多结太阳能电池的结构
11.6.2多结太阳能电池的特性
11.7太阳能电池的发展趋势
11.8结束语
参考文献
第12章半导体光子晶体
12.1光子晶体
12.1.1光子晶体概念
12.1.2光子晶体的特性
12.2光子晶体能带的计算
12.2.1基于Bloch理论的平面波展开法
12.2.2时域有限差分法
12.2.3超元胞法
12.2.4计算举例——负折射效应
12.3光子晶体的应用
12.3.1光子晶体的能带同器件的关系
12.3.2光子晶体波导
12.3.3光子晶体分束器和定向耦合器
12.3.4光子晶体滤波器
12.3.5光子晶体光开关/调制器
12.3.6光子晶体发光器件
12.4光子晶体的制备
12.5结束语
参考文献
第13章半导体光子集成
13.1信息时代需要光子集成
13.2光子集成的平台
13.2.1InP平台和Si平台的比较
13.2.2SOI
13.3光子集成的关键技术
13.3.1外延生长技术
13.3.2微纳加工技术
13.3.3键合技术
13.4硅基光子集成
13.4.1硅基光子集成方式
13.4.2硅基光波导器件阵列
13.4.3硅基光子集成的光源和探测
13.5光子集成的发展趋势
参考文献
索引
-
内容简介:
光子学是与电子学平行的科学。半导体光子学是以半导体为介质的光子学，专门研究半导体中光子的行为和性能，着重研究光的产生、传输、控制和探测等特性，进一步设计半导体光子器件的结构，分析光学性能及探索半导体光子系统的应用。《半导体光子学》分为13章，包括光子材料、异质结构和能带、辐射复合发光和光吸收、光波传输模式；超晶格和量子阱、发光管、激光器、探测器、光波导器件和太阳能电池等光子器件的工作原理；器件结构和特性以及光子晶体、光子集成等方面。作者在中国科学院大学（原研究生院）兼职教学18年，《半导体光子学》以该课程的讲义为基础历时3年写成，力求对半导体光子学的基本概念、光子器件的物理内涵和前沿研究的发展趋势作深入的描述和讨论，尽可能地提供明晰的物理图像和翔实的数据与图表。
-
目录:
序
前言
第1章引言
1.1信息时代的前沿学科——光子学
1.2电子和光子的比较
1.3半导体电子学的发展历程
1.4半导体光子学的发展历程
1.5本书的内容
参考文献
第2章半导体光子材料
2.1引言
2.2半导体光子材料
2.2.1半导体光子材料的基本特性
2.2.2半导体光子材料的晶体结构
2.3半导体的晶格匹配和失配
2.3.1临界厚度
2.3.2晶格失配度
2.4半导体固溶体
2.5重要的半导体固溶体
2.5.1Alx-a1-xAs
2.5.2-axIn1-xPyAs1-y
2.5.3（Alx-a1-x）yIn1-yP
2.5.4GexSi1-x
2.6半导体光子材料的折射率
2.7结束语
参考文献
第3章半导体异质结构
3.1引言
3.2半导体异质结概念
3.3能带的形成
3.4半导体异质结构的能带图
3.4.1半导体的E-k关系能带图
3.4.2安德森能带模型
3.5几种异质结的能带图
3.5.1异型异质结的能带图
3.5.2异型突变异质结
3.5.3缓变异质结
3.5.4同型突变异质结
3.5.5双异质结
3.6异质结的电学性质
3.6.1异质结的伏-安特性
3.6.2异质结的电容-电压特性
3.6.3异质结对载流子的限制作用
3.6.4异质结的高注入比
3.6.5异质结的超注入现象
3.7异质结的光学特性
3.7.1异质结对光的限制作用
3.7.2窗口效应
3.8结束语
参考文献
第4章介质波导
4.1引言
4.2光的反射和折射
4.2.1反射定律
4.2.2折射定律
4.2.3反射率和透射率
4.2.4布儒斯特定律
4.2.5临界角和全反射
4.3电磁场理论
4.3.1麦克斯韦方程
4.3.2波动方程
4.3.3平面波
4.3.4有损耗的介质中的平面波
4.4辐射模?衬底模和波导模
4.5平板介质波导
4.5.1全反射
4.5.2波导条件
4.6平板介质波导中的TE模
4.6.1对称波导
4.6.2偶阶TE模式
4.6.3奇阶TE模式
4.7矩形介质波导
4.8古斯-汉欣位移
4.9光的模式
4.10结束语
参考文献
第5章半导体中的光发射和光吸收
5.1引言
5.2辐射复合和非辐射复合
5.2.1辐射复合
5.2.2非辐射复合
5.3光辐射和光吸收的关系
5.3.1光辐射和光吸收的基本概念
5.3.2黑体辐射
5.3.3爱因斯坦关系式
5.3.4半导体中受激辐射的必要条件
5.3.5净受激发射的速率
5.3.6两个能级间的光吸收系数
5.4跃迁几率
5.4.1费米黄金准则
5.4.2矩阵元
5.5半导体中的态密度
5.6半导体中的光吸收和光发射
5.6.1吸收系数
5.6.2自发辐射和受激辐射速率
5.7半导体中的光增益
5.8结束语
参考文献
第6章半导体发光二极管
6.1引言
6.2pn结中的载流子分布
6.3半导体pn结特性
6.3.1热平衡时的pn结特性
6.3.2外加偏压时的pn结特性
6.4半导体发光二极管材料
6.5发光二极管的工作原理
6.6LED器件结构
6.7高亮度发光二极管和超辐射发光二极管
6.7.1高亮度发光二极管
6.7.2超辐射发光二极管
6.8发光二极管的特性
6.8.1伏-安特性
6.8.2P-I特性
6.8.3温度特性
6.8.4光谱特性
6.8.5调制带宽
6.8.6发光效率绾统龉庑淑out
6.8.7相干特性
6.8.8近场和远场分布特性
6.8.9调制特性和偏振特性
6.9结束语
参考文献
第7章半导体激光器
7.1引言
7.2异质结对载流子和光波的限制
7.2.1异质结对载流子的限制
7.2.2波导对光波的限制
7.2.3折射率波导和增益波导
7.3半导体激光器的工作原理
7.3.1半导体受激发射物质
7.3.2粒子数反转
7.3.3谐振腔
7.3.4阈值条件
7.4半导体激光器的基本结构
7.4.1DH?LOC和SCH激光器
7.4.2条型激光器
7.5半导体激光器的特性
7.5.1P-I和效率特性
7.5.2阈值特性
7.5.3效率特性
7.5.4光谱和模式
7.5.5近场图和远场图
7.5.6温度特性
7.5.7调制特性
7.5.8退化和寿命
7.6结束语
参考文献
第8章量子阱?分布反馈?垂直腔面发射激光器和半导体光放大器
8.1引言
8.2超晶格和量子结构
8.2.1超晶格和量子结构的基本概念
8.2.2量子结构的能带图和态密度
8.2.3单量子阱和多量子阱
8.2.4应变量子阱
8.3量子阱激光器
8.3.1量子阱激光器的工作原理
8.3.2应变量子阱激光器
8.3.3量子阱激光器的特性
8.4分布反馈激光器和分布布拉格反射激光器
8.4.1布拉格光栅
8.4.2DFB和DBR激光器的结构
8.4.3光波耦合理论
8.4.4四分之一波长相移的DFB激光器
8.4.5DFB激光器的特性
8.5垂直腔面发射激光器
8.5.1多层介质膜反射器
8.5.2VCSEL激光器的结构
8.5.3VCSEL激光器的特性
8.6半导体光放大器
8.6.1半导体光放大器的结构
8.6.2半导体光放大器的增益
8.6.3半导体光放大器的噪声
8.7结束语
参考文献
第9章光波导器件
9.1光波导中的模式的计算方法
9.1.1束传播法
9.1.2时域有限差分法
9.1.3薄膜匹配法
9.2脊形波导的单模条件
9.2.1矩形截面脊形波导的单模条件
9.2.2梯形截面脊形波导的单模条件
9.2.3纳米波导的单模条件
9.3硅基阵列波导光栅
9.3.1罗兰圆和AW-的结构
9.3.2AW-的工作原理
9.3.3AW-的特性
9.4微环谐振器
9.4.1微环谐振器的结构
9.4.2微环谐振器的光学特性
9.4.3光滤波器
9.5光调制器/光开关
9.5.1硅基波导的调制机理
9.5.2硅基光开关/调制器的光学结构
9.5.3光开关/调制器的电学结构
9.5.4硅基微纳光开关/调制器的特性
9.6硅基光耦合器
9.6.1硅基光耦合器的结构
9.6.2模斑变换器
9.6.3棱镜耦合器
9.6.4光栅耦合器
9.7结束语
参考文献
第10章半导体光电探测器
10.1半导体中的光吸收
10.1.1吸收系数
10.1.2带间本征光吸收
10.1.3自由载流子光吸收
10.2pn结光电二极管
10.3pin光电二极管
10.4雪崩光电二极管
10.5RCE光电探测器
10.6MSM光电二极管
10.7半导体光电探测器的性能
10.7.1量子效率和响应度
10.7.2雪崩倍增因子M
10.7.3暗电流和信噪比
10.7.4响应时间
10.8结束语
参考文献
第11章太阳能电池
11.1太阳能——最好的能源
11.2太阳能电池工作原理
11.2.1光伏效应
11.2.2太阳能电池的电流-电压特性
11.2.3光伏效应同材料的关系
11.2.4太阳能电池的效率
11.3硅太阳能电池
11.4非晶硅薄膜太阳能电池
11.4.1非晶硅薄膜的结构和电子态
11.4.2非晶硅薄膜的光学特性
11.4.3非晶硅和非晶锗硅电池
11.5其他硅基太阳能电池
11.5.1非晶硅/微晶硅叠层电池
11.5.2硅量子点电池和黑硅电池
11.6聚光多结太阳能电池
11.6.1多结太阳能电池的结构
11.6.2多结太阳能电池的特性
11.7太阳能电池的发展趋势
11.8结束语
参考文献
第12章半导体光子晶体
12.1光子晶体
12.1.1光子晶体概念
12.1.2光子晶体的特性
12.2光子晶体能带的计算
12.2.1基于Bloch理论的平面波展开法
12.2.2时域有限差分法
12.2.3超元胞法
12.2.4计算举例——负折射效应
12.3光子晶体的应用
12.3.1光子晶体的能带同器件的关系
12.3.2光子晶体波导
12.3.3光子晶体分束器和定向耦合器
12.3.4光子晶体滤波器
12.3.5光子晶体光开关/调制器
12.3.6光子晶体发光器件
12.4光子晶体的制备
12.5结束语
参考文献
第13章半导体光子集成
13.1信息时代需要光子集成
13.2光子集成的平台
13.2.1InP平台和Si平台的比较
13.2.2SOI
13.3光子集成的关键技术
13.3.1外延生长技术
13.3.2微纳加工技术
13.3.3键合技术
13.4硅基光子集成
13.4.1硅基光子集成方式
13.4.2硅基光波导器件阵列
13.4.3硅基光子集成的光源和探测
13.5光子集成的发展趋势
参考文献
索引
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