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低維材料與器件叢書低維半導體光子學(精)/低維材料與器件叢書 版權信息
- ISBN：9787030654366
- 條形碼：9787030654366 ; 978-7-03-065436-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
低維材料與器件叢書低維半導體光子學(精)/低維材料與器件叢書 內(nèi)容簡介
本書為“低維材料與器件叢書”之一。全書主要介紹低維半導體光子學的物理基礎，低維半導體材料制備與能帶調(diào)控、瞬態(tài)光學特性、光傳輸與光反饋、光子調(diào)控、非線性光學性質(zhì)和納米尺度光學表征與應用，以及基于低維半導體材料或結(jié)構的發(fā)光二極管、激光器、光調(diào)制器和非線性光學器件等，很后介紹了基于低維半導體結(jié)構集成光子器件與技術。本書力求為讀者全面系統(tǒng)地介紹低維半導體納米材料的各種基本物理性質(zhì)與光學特性，以及相關的光學器件設計與制備等。希望本書的出版能幫助讀者獲得必要的背景知識和了解靠前外相關的研究成果與技術。 本書可作為普通高等學校與科研院所相關專業(yè)的研究生教材，也可作為高年級本科生的教學參考書，同時還可供從事低維半導體科學研究的科研人員參考閱讀。本書大多數(shù)章節(jié)相對獨立，讀者可靈活選擇所需章節(jié)進行參考學習。
低維材料與器件叢書低維半導體光子學(精)/低維材料與器件叢書 目錄
目錄
總序
前言
第1章 緒論 1
參考文獻 5
第2章 低維半導體光子學物理基礎 7
2.1 引言 7
2.2 電子能帶結(jié)構 7
2.2.1 二維量子體系電子態(tài) 8
2.2.2 一維量子體系電子態(tài) 10
2.2.3 零維量子體系電子態(tài) 12
2.3 基本光學過程 13
2.3.1 吸收與發(fā)射 13
2.3.2 激子光譜 23
2.3.3 雜質(zhì)和缺陷態(tài)參與的躍遷 27
2.3.4 聲子參與的躍遷 29
2.4 基本光學表征技術 30
2.4.1 微區(qū)吸收光譜技術 30
2.4.2 微區(qū)熒光光譜技術 32
2.4.3 微區(qū)拉曼散射光譜技術 35
參考文獻 38
第3章 低維半導體材料制備與能帶調(diào)控 40
3.1 引言 40
3.2 低維半導體材料制備 41
3.2.1 量子點的制備 41
3.2.2 一維納米線的制備 44
3.2.3 二維原子晶體的制備 53
3.3 低維半導體能帶調(diào)控 62
3.3.1 量子點的能帶調(diào)控 64
3.3.2 一維納米線的能帶調(diào)控 70
3.3.3 二維原子晶體的能帶調(diào)控 76
參考文獻 87
第4章 低維半導體瞬態(tài)光學特性 94
4.1 引言 94
4.2 瞬態(tài)光譜技術 94
4.2.1 微區(qū)時間分辨熒光光譜技術 95
4.2.2 微區(qū)泵浦-探測技術 100
4.2.3 掃描隧道顯微與時間分辨技術 106
4.3 量子點的瞬態(tài)光學特性 108
4.4 一維納米線的瞬態(tài)光學特性 113
4.5 二維材料的瞬態(tài)光學特性 129
參考文獻 135
第5章 低維光傳輸與光反饋 141
5.1 低維光限域 141
5.1.1 二維光波導 141
5.1.2 一維光波導 143
5.1.3 零維微腔 144
5.1.4 其他光限域 145
5.2 低維介質(zhì)與半導體光波導 146
5.2.1 二維光波導中的傳播模式 146
5.2.2 低維波導中光的吸收與損耗 151
5.2.3 一維納米線波導的尺寸效應 155
5.2.4 一維納米線波導的自吸收效應 157
5.2.5 二維半導體等離激元光波導 161
5.3 低維結(jié)構中的光耦合與反饋 163
5.3.1 微腔光子態(tài)密度 163
5.3.2 微腔的品質(zhì)因子和模式體積 166
5.3.3 費米黃金法則 169
5.3.4 自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收 171
5.3.5 低維結(jié)構光與物質(zhì)相互作用 175
參考文獻 191
第6章 微納發(fā)光二極管 197
6.1 零維量子點發(fā)光二極管 198
6.2 一維納米線發(fā)光二極管 206
6.2.1 基于ZnO納米線的p-n結(jié)電致發(fā)光器件 206
6.2.2 基于Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族納米線的p-n結(jié)電致發(fā)光器件 212
6.3 二維半導體發(fā)光二極管 214
6.3.1 Schottky型發(fā)光二極管 215
6.3.2 p-n結(jié)發(fā)光二極管 218
6.3.3 量子阱發(fā)光二極管 219
參考文獻 222
第7章 微納激光 228
7.1 零維納米顆粒激光器 230
7.2 一維納米線激光器 232
7.3 二維半導體激光器 238
7.4 納米激光器的工作特性 242
7.4.1 納米激光器中的Purcell效應 243
7.4.2 納米激光器的調(diào)制速度 244
7.4.3 納米激光器的動力學過程 245
7.4.4 納米激光器的其他特性 247
7.5 納米激光器的應用 257
7.5.1 納米激光器用于集成光學互聯(lián) 257
7.5.2 納米激光器用于傳感 260
7.5.3 納米激光器用于生物領域 261
7.5.4 納米激光器用于遠場應用 262
7.6 前景和挑戰(zhàn) 265
參考文獻 265
第8章 低維半導體光子調(diào)控 274
8.1 電光調(diào)控 274
8.1.1 電折射率調(diào)控 274
8.1.2 電吸收調(diào)控 279
8.2 磁光調(diào)控 291
8.2.1 磁光調(diào)制器的調(diào)制機理 291
8.2.2 低維半導體磁光調(diào)制器 294
8.2.3 時間分辨磁光調(diào)控 300
8.3 全光及其他調(diào)控方式 304
參考文獻 308
第9章 低維半導體非線性光學性質(zhì)及器件 311
9.1 飽和吸收效應 311
9.1.1 量子點中的飽和吸收效應 312
9.1.2 一維納米線中的飽和吸收效應 318
9.1.3 二維材料中的飽和吸收效應 320
9.2 倍頻效應及器件 325
9.2.1 量子點中的二次諧波效應及其成像 327
9.2.2 一維納米線中的二次諧波效應與調(diào)制 329
9.2.3 二維材料中的二次諧波效應 333
9.2.4 鈣鈦礦中的二次諧波效應 341
參考文獻 342
第10章 納米尺度光學表征與應用 346
10.1 超衍射極限光學顯微方法簡介 347
10.1.1 受激輻射損耗顯微術 347
10.1.2 單分子光學顯微術 348
10.1.3 孔徑型近場光學顯微方法 349
10.1.4 針尖增強（無孔型）近場光學顯微方法 351
10.2 超分辨光學、光譜成像 352
10.2.1 量子點 352
10.2.2 一維納米線 355
10.2.3 二維過渡金屬硫族化合物 359
10.3 單光子出射光學特性 362
10.3.1 量子點中的單光子出射特性 363
10.3.2 一維材料中的單光子光源 364
10.3.3 二維材料中的單光子出射特性 364
10.4 低維半導體在高分辨成像中的應用 366
參考文獻 370
第11章 基于低維半導體結(jié)構集成光子器件與技術 372
11.1 引言 372
11.2 納米光子集成光源 373
11.2.1 光子晶體微腔集成產(chǎn)生的光-物質(zhì)相互作用增強 373
11.2.2 光泵浦微腔集成納米激光器 374
11.2.3 電泵浦微腔集成光源 375
11.3 納米光子集成光探測器 376
11.3.1 微腔集成光探測器 376
11.3.2 光波導集成光探測器 377
11.4 集成光子非線性器件 378
11.5 范德瓦耳斯納米集成光子器件 380
11.6 前景與挑戰(zhàn) 381
參考文獻 382
關鍵詞索引 386
總序
前言
第1章 緒論 1
參考文獻 5
第2章 低維半導體光子學物理基礎 7
2.1 引言 7
2.2 電子能帶結(jié)構 7
2.2.1 二維量子體系電子態(tài) 8
2.2.2 一維量子體系電子態(tài) 10
2.2.3 零維量子體系電子態(tài) 12
2.3 基本光學過程 13
2.3.1 吸收與發(fā)射 13
2.3.2 激子光譜 23
2.3.3 雜質(zhì)和缺陷態(tài)參與的躍遷 27
2.3.4 聲子參與的躍遷 29
2.4 基本光學表征技術 30
2.4.1 微區(qū)吸收光譜技術 30
2.4.2 微區(qū)熒光光譜技術 32
2.4.3 微區(qū)拉曼散射光譜技術 35
參考文獻 38
第3章 低維半導體材料制備與能帶調(diào)控 40
3.1 引言 40
3.2 低維半導體材料制備 41
3.2.1 量子點的制備 41
3.2.2 一維納米線的制備 44
3.2.3 二維原子晶體的制備 53
3.3 低維半導體能帶調(diào)控 62
3.3.1 量子點的能帶調(diào)控 64
3.3.2 一維納米線的能帶調(diào)控 70
3.3.3 二維原子晶體的能帶調(diào)控 76
參考文獻 87
第4章 低維半導體瞬態(tài)光學特性 94
4.1 引言 94
4.2 瞬態(tài)光譜技術 94
4.2.1 微區(qū)時間分辨熒光光譜技術 95
4.2.2 微區(qū)泵浦-探測技術 100
4.2.3 掃描隧道顯微與時間分辨技術 106
4.3 量子點的瞬態(tài)光學特性 108
4.4 一維納米線的瞬態(tài)光學特性 113
4.5 二維材料的瞬態(tài)光學特性 129
參考文獻 135
第5章 低維光傳輸與光反饋 141
5.1 低維光限域 141
5.1.1 二維光波導 141
5.1.2 一維光波導 143
5.1.3 零維微腔 144
5.1.4 其他光限域 145
5.2 低維介質(zhì)與半導體光波導 146
5.2.1 二維光波導中的傳播模式 146
5.2.2 低維波導中光的吸收與損耗 151
5.2.3 一維納米線波導的尺寸效應 155
5.2.4 一維納米線波導的自吸收效應 157
5.2.5 二維半導體等離激元光波導 161
5.3 低維結(jié)構中的光耦合與反饋 163
5.3.1 微腔光子態(tài)密度 163
5.3.2 微腔的品質(zhì)因子和模式體積 166
5.3.3 費米黃金法則 169
5.3.4 自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收 171
5.3.5 低維結(jié)構光與物質(zhì)相互作用 175
參考文獻 191
第6章 微納發(fā)光二極管 197
6.1 零維量子點發(fā)光二極管 198
6.2 一維納米線發(fā)光二極管 206
6.2.1 基于ZnO納米線的p-n結(jié)電致發(fā)光器件 206
6.2.2 基于Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族納米線的p-n結(jié)電致發(fā)光器件 212
6.3 二維半導體發(fā)光二極管 214
6.3.1 Schottky型發(fā)光二極管 215
6.3.2 p-n結(jié)發(fā)光二極管 218
6.3.3 量子阱發(fā)光二極管 219
參考文獻 222
第7章 微納激光 228
7.1 零維納米顆粒激光器 230
7.2 一維納米線激光器 232
7.3 二維半導體激光器 238
7.4 納米激光器的工作特性 242
7.4.1 納米激光器中的Purcell效應 243
7.4.2 納米激光器的調(diào)制速度 244
7.4.3 納米激光器的動力學過程 245
7.4.4 納米激光器的其他特性 247
7.5 納米激光器的應用 257
7.5.1 納米激光器用于集成光學互聯(lián) 257
7.5.2 納米激光器用于傳感 260
7.5.3 納米激光器用于生物領域 261
7.5.4 納米激光器用于遠場應用 262
7.6 前景和挑戰(zhàn) 265
參考文獻 265
第8章 低維半導體光子調(diào)控 274
8.1 電光調(diào)控 274
8.1.1 電折射率調(diào)控 274
8.1.2 電吸收調(diào)控 279
8.2 磁光調(diào)控 291
8.2.1 磁光調(diào)制器的調(diào)制機理 291
8.2.2 低維半導體磁光調(diào)制器 294
8.2.3 時間分辨磁光調(diào)控 300
8.3 全光及其他調(diào)控方式 304
參考文獻 308
第9章 低維半導體非線性光學性質(zhì)及器件 311
9.1 飽和吸收效應 311
9.1.1 量子點中的飽和吸收效應 312
9.1.2 一維納米線中的飽和吸收效應 318
9.1.3 二維材料中的飽和吸收效應 320
9.2 倍頻效應及器件 325
9.2.1 量子點中的二次諧波效應及其成像 327
9.2.2 一維納米線中的二次諧波效應與調(diào)制 329
9.2.3 二維材料中的二次諧波效應 333
9.2.4 鈣鈦礦中的二次諧波效應 341
參考文獻 342
第10章 納米尺度光學表征與應用 346
10.1 超衍射極限光學顯微方法簡介 347
10.1.1 受激輻射損耗顯微術 347
10.1.2 單分子光學顯微術 348
10.1.3 孔徑型近場光學顯微方法 349
10.1.4 針尖增強（無孔型）近場光學顯微方法 351
10.2 超分辨光學、光譜成像 352
10.2.1 量子點 352
10.2.2 一維納米線 355
10.2.3 二維過渡金屬硫族化合物 359
10.3 單光子出射光學特性 362
10.3.1 量子點中的單光子出射特性 363
10.3.2 一維材料中的單光子光源 364
10.3.3 二維材料中的單光子出射特性 364
10.4 低維半導體在高分辨成像中的應用 366
參考文獻 370
第11章 基于低維半導體結(jié)構集成光子器件與技術 372
11.1 引言 372
11.2 納米光子集成光源 373
11.2.1 光子晶體微腔集成產(chǎn)生的光-物質(zhì)相互作用增強 373
11.2.2 光泵浦微腔集成納米激光器 374
11.2.3 電泵浦微腔集成光源 375
11.3 納米光子集成光探測器 376
11.3.1 微腔集成光探測器 376
11.3.2 光波導集成光探測器 377
11.4 集成光子非線性器件 378
11.5 范德瓦耳斯納米集成光子器件 380
11.6 前景與挑戰(zhàn) 381
參考文獻 382
關鍵詞索引 386
展開全部
低維材料與器件叢書低維半導體光子學(精)/低維材料與器件叢書 作者簡介
潘安練，湖南大學材料科學與工程學院院長、教授、博士生導師，國家杰出青年科學基金獲得者，中組部國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新領軍人才，湖南光電集成創(chuàng)新研究院院長。2006年博士畢業(yè)于中國科學院物理研究所，隨后赴德國馬普微結(jié)構物理研究所從事洪堡學者訪問研究，2007年底進入美國亞利桑那州立大學從事博士后研究。2010年入選湖南省“芙蓉學者”特聘教授，回國加盟湖南大學，先后創(chuàng)建了微納結(jié)構物理與應用技術湖南省重點實驗室、中德半導體集成光子學聯(lián)合實驗室以及湖南光電集成創(chuàng)新研究院。 主要從事新型半導體材料、集成光子和光電器件研究，發(fā)展了低維半導體能帶調(diào)控和異質(zhì)結(jié)制備的普適方法，提出了一維半導體光波導機制，實現(xiàn)了寬帶可調(diào)諧激光芯片、亞波長近紅外通信光放大器和探測器等新型集成光子器件。已在Science, Nature Materials, Nuture Nanotechnology, Physics Review Letters, Science Bulletin等刊物上發(fā)表SCI學術論文近300篇，獲授權發(fā)明專利20余項，兩次獲得省部級自然科學獎一等獎，并以第一完成人榮獲2019年度國家自然科學獎二等獎。
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