《半導體光子學》是2015年科學出版社出版的圖書，作者是余金中。
基本介紹
- 書名：半導體光子學
- 作者：余金中
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2015年05月
- ISBN：9787030442178
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書包括光子材料、異質結構和能帶、輻射複合發光和光吸收、光波傳輸模式；超晶格和量子阱、發光管、雷射器、探測器、光波導器件和太陽能電池等光子器件的工作原理；器件結構和特性以及光子晶體、光子集成等內容。力求對半導體光子學的基本概念、光子器件的物理內涵和前沿研究的發展趨勢作深入的描述和討論，儘可能地提供明晰的物理圖像和翔實的數據與圖表。
圖書目錄
序
前言
第1章 引言
1.1 資訊時代的前沿學科——光子學
1.2 電子和光子的比較
1.3 半導體電子學的發展歷程
1.4 半導體光子學的發展歷程
1.5 本書的內容
參考文獻
第2章 半導體光子材料
2.1 引言
2.2 半導體光子材料
2.2.1 半導體光子材料的基本特性
2.2.2 半導體光子材料的晶體結構
2.3 半導體的晶格匹配和失配
2.3.1 臨界厚度
2.3.2 晶格失配度
2.4 半導體固溶體
2.5 重要的半導體固溶體
2.5.1 Alx-a1-xAs
2.5.2 -axIn1-xPyAs1-y
2.5.3 （Alx-a1-x）yIn1-yP
2.5.4 GexSi1-x
2.6 半導體光子材料的折射率
2.7 結束語
參考文獻
第3章 半導體異質結構
3.1 引言
3.2 半導體異質結概念
3.3 能帶的形成
3.4 半導體異質結構的能帶圖
3.4.1 半導體的E-k關係能帶圖
3.4.2 安德森能帶模型
3.5 幾種異質結的能帶圖
3.5.1 異型異質結的能帶圖
3.5.2 異型突變異質結
3.5.3 緩變異質結
3.5.4 同型突變異質結
3.5.5 雙異質結
3.6 異質結的電學性質
3.6.1 異質結的伏-安特性
3.6.2 異質結的電容-電壓特性
3.6.3 異質結對載流子的限制作用
3.6.4 異質結的高注入比
3.6.5 異質結的超注入現象
3.7 異質結的光學特性
3.7.1 異質結對光的限制作用
3.7.2 視窗效應
3.8 結束語
參考文獻
第4章 介質波導
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 臨界角和全反射
4.3 電磁場理論
4.3.1 麥克斯韋方程
4.3.2 波動方程
4.3.3 平面波
4.3.4 有損耗的介質中的平面波
4.4 輻射模?襯底模和波導模
4.5 平板介質波導
4.5.1 全反射
4.5.2 波導條件
4.6 平板介質波導中的TE模
4.6.1 對稱波導
4.6.2 偶階TE模式
4.6.3 奇階TE模式
4.7 矩形介質波導
4.8 古斯-漢欣位移
4.9 光的模式
4.1 0 結束語
參考文獻
第5章 半導體中的光發射和光吸收
5.1 引言
5.2 輻射複合和非輻射複合
5.2.1 輻射複合
5.2.2 非輻射複合
5.3 光輻射和光吸收的關係
5.3.1 光輻射和光吸收的基本概念
5.3.2 黑體輻射
5.3.3 愛因斯坦關係式
5.3.4 半導體中受激輻射的必要條件
5.3.5 淨受激發射的速率
5.3.6 兩個能級間的光吸收係數
5.4 躍遷幾率
5.4.1 費米黃金準則
5.4.2 矩陣元
5.5 半導體中的態密度
5.6 半導體中的光吸收和光發射
5.6.1 吸收係數
5.6.2 自發輻射和受激輻射速率
5.7 半導體中的光增益
5.8 結束語
參考文獻
第6章 半導體發光二極體
6.1 引言
6.2 pn結中的載流子分布
6.3 半導體pn結特性
6.3.1 熱平衡時的pn結特性
6.3.2 外加偏壓時的pn結特性
6.4 半導體發光二極體材料
6.5 發光二極體的工作原理
6.6 LED器件結構
6.7 高亮度發光二極體和超輻射發光二極體
6.7.1 高亮度發光二極體
6.7.2 超輻射發光二極體
6.8 發光二極體的特性
6.8.1 伏-安特性
6.8.2 P-I 特性
6.8.3 溫度特性
6.8.4 光譜特性
6.8.5 調製頻寬
6.8.6 發光效率綰統齬廡淑out
6.8.7 相干特性
6.8.8 近場和遠場分布特性
6.8.9 調製特性和偏振特性
6.9 結束語
參考文獻
第7章 半導體雷射器
7.1 引言
7.2 異質結對載流子和光波的限制
7.2.1 異質結對載流子的限制
7.2.2 波導對光波的限制
7.2.3 折射率波導和增益波導
7.3 半導體雷射器的工作原理
7.3.1 半導體受激發射物質
7.3.2 粒子數反轉
7.3.3 諧振腔
7.3.4 閾值條件
7.4 半導體雷射器的基本結構
7.4.1 DH?LOC和SCH 雷射器
7.4.2 條型雷射器
7.5 半導體雷射器的特性
7.5.1 P-I 和效率特性
7.5.2 閾值特性
7.5.3 效率特性
7.5.4 光譜和模式
7.5.5 近場圖和遠場圖
7.5.6 溫度特性
7.5.7 調製特性
7.5.8 退化和壽命
7.6 結束語
參考文獻
第8章 量子阱?分布反饋?垂直腔面發射雷射器和半導體光放大器
8.1 引言
8.2 超晶格和量子結構
8.2.1 超晶格和量子結構的基本概念
8.2.2 量子結構的能帶圖和態密度
8.2.3 單量子阱和多量子阱
8.2.4 應變數子阱
8.3 量子阱雷射器
8.3.1 量子阱雷射器的工作原理
8.3.2 應變數子阱雷射器
8.3.3 量子阱雷射器的特性
8.4 分布反饋雷射器和分布布拉格反射雷射器
8.4.1 布拉格光柵
8.4.2 DFB和DBR雷射器的結構
8.4.3 光波耦合理論
8.4.4 四分之一波長相移的DFB雷射器
8.4.5 DFB雷射器的特性
8.5 垂直腔面發射雷射器
8.5.1 多層介質膜反射器
8.5.2 VCSEL雷射器的結構
8.5.3 VCSEL雷射器的特性
8.6 半導體光放大器
8.6.1 半導體光放大器的結構
8.6.2 半導體光放大器的增益
8.6.3 半導體光放大器的噪聲
8.7 結束語
參考文獻
第9章 光波導器件
9.1 光波導中的模式的計算方法
9.1.1 束傳播法
9.1.2 時域有限差分法
9.1.3 薄膜匹配法
9.2 脊形波導的單模條件
9.2.1 矩形截面脊形波導的單模條件
9.2.2 梯形截面脊形波導的單模條件
9.2.3 納米波導的單模條件
9.3 矽基陣列波導光柵
9.3.1 羅蘭圓和AW-的結構
9.3.2 AW-的工作原理
9.3.3 AW-的特性
9.4 微環諧振器
9.4.1 微環諧振器的結構
9.4.2 微環諧振器的光學特性
9.4.3 光濾波器
9.5 光調製器/光開關
9.5.1 矽基波導的調製機理
9.5.2 矽基光開關/調製器的光學結構
9.5.3 光開關/調製器的電學結構
9.5.4 矽基微納光開關/調製器的特性
9.6 矽基光耦合器
9.6.1 矽基光耦合器的結構
9.6.2 模斑變換器
9.6.3 稜鏡耦合器
9.6.4 光柵耦合器
9.7 結束語
參考文獻
第10章 半導體光電探測器
10.1 半導體中的光吸收
10.1.1 吸收係數
10.1.2 帶間本徵光吸收
10.1.3 自由載流子光吸收
10.2 pn結光電二極體
10.3 pin光電二極體
10.4 雪崩光電二極體
10.5 RCE光電探測器
10.6 MSM 光電二極體
10.7 半導體光電探測器的性能
10.7.1 量子效率和回響度
10.7.2 雪崩倍增因子M
10.7.3 暗電流和信噪比
10.7.4 回響時間
10.8 結束語
參考文獻
第11章 太陽能電池
11.1 太陽能——最好的能源
11.2 太陽能電池工作原理
11.2.1 光伏效應
11.2.2 太陽能電池的電流-電壓特性
11.2.3 光伏效應同材料的關係
11.2.4 太陽能電池的效率
11.3 矽太陽能電池
11.4 非晶矽薄膜太陽能電池
11.4.1 非晶矽薄膜的結構和電子態
11.4.2 非晶矽薄膜的光學特性
11.4.3 非晶矽和非晶鍺矽電池
11.5 其他矽基太陽能電池
11.5.1 非晶矽/微晶矽疊層電池
11.5.2 矽量子點電池和黑矽電池
11.6 聚光多結太陽能電池
11.6.1 多結太陽能電池的結構
11.6.2 多結太陽能電池的特性
11.7 太陽能電池的發展趨勢
11.8 結束語
參考文獻
第12章 半導體光子晶體
12.1 光子晶體
12.1.1 光子晶體概念
12.1.2 光子晶體的特性
12.2 光子晶體能帶的計算
12.2.1 基於Bloch理論的平面波展開法
12.2.2 時域有限差分法
12.2.3 超元胞法
12.2.4 計算舉例——負折射效應
12.3 光子晶體的套用
12.3.1 光子晶體的能帶同器件的關係
12.3.2 光子晶體波導
12.3.3 光子晶體分束器和定向耦合器
12.3.4 光子晶體濾波器
12.3.5 光子晶體光開關/調製器
12.3.6 光子晶體發光器件
12.4 光子晶體的製備
12.5 結束語
參考文獻
第13章 半導體光子集成
13.1 資訊時代需要光子集成
13.2 光子集成的平台
13.2.1 InP平台和Si平台的比較
13.2.2 SOI
13.3 光子集成的關鍵技術
13.3.1 外延生長技術
13.3.2 微納加工技術
13.3.3 鍵合技術
13.4 矽基光子集成
13.4.1 矽基光子集成方式
13.4.2 矽基光波導器件陣列
13.4.3 矽基光子集成的光源和探測
13.5 光子集成的發展趨勢
參考文獻
索引
