量子点纳米光子学及应用 程成,程潇羽 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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程成，程潇羽 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030503787

商品编码：26845604067

包装：平装

出版时间：2018-03-01

图书基本信息
图书名称	量子点纳米光子学及应用	作者	程成,程潇羽
定价	135.00元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030503787	出版日期	2018-03-01
字数		页码	392
版次	31	装帧	平装
开本	128开	商品重量	0.4Kg

内容简介

纳米光子学是研究纳米尺度光与物质相互作用的一门科学和技术，是近年来发展迅速的一个热门前沿领域。本书主要内容包括：量子点的基本概念和纳米光子学的基础理论；量子点的能级结构；量子点的制备和表征；量子点光谱；量子点的温度特性；光纤中的光传输；量子点光纤和光纤放大器；量子点光纤激光器；纳米光子学研究的几个热点领域及进展，如量子点太阳能电池、硅量子点、表面等离子激元光子学、单个等离子激元纳米粒子的光学特征、表面增强拉曼散射热点的超分辨成像等。

作者简介

目录

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文摘

序言

《半导体纳米结构光学特性与器件设计》 著者：张伟，李明 出版社：清华大学出版社 出版时间：2023年10月 --- 内容简介 本书系统深入地探讨了半导体纳米结构的基本物理原理、独特的光学特性及其在新型光电子器件设计与制造中的前沿应用。全书内容聚焦于理解和调控原子尺度或介观尺度下的物质行为，特别关注如何利用量子限制效应和表面等离激元效应来突破传统硅基光电子器件的性能瓶颈。全书共分为七章，逻辑清晰，理论与实验相结合，旨在为光电子学、凝聚态物理、材料科学及相关工程领域的研究人员、高年级本科生和研究生提供一本兼具深度与广度的专业参考书。 第一章：半导体纳米结构基础物理 本章首先回顾了经典半导体物理的基本概念，随后引入了量子尺寸效应（Quantum Confinement Effect, QCE）的理论框架。详细阐述了二维（如量子阱）、一维（如量子线）和零维（如量子点）纳米结构中电子能带结构的重构过程，特别是有效质量近似模型在描述这些系统中的局限性与适用性。重点分析了激子在纳米结构中的束缚能、有效玻尔半径以及激子峰的蓝移现象，为后续章节中讨论的光学响应特性奠定坚实的理论基础。此外，还探讨了不同外延生长技术（如分子束外延MBE、金属有机化学气相外延MOVPE）对纳米结构形貌、尺寸均匀性和晶体质量的精确控制。 第二章：光吸收与光致发光特性 本章深入剖析了半导体纳米结构的光吸收和光致发光（Photoluminescence, PL）光谱特征。通过密度泛函理论（DFT）计算，揭示了不同维度纳米结构中吸收系数的阶梯状密度态（Density of States, DOS）分布。在发光方面，本书详细讨论了带间跃迁、缺陷态发光以及激子辐射复合的动力学过程。重点介绍了时间分辨光致发光（TRPL）技术在研究载流子寿命和非辐射复合机制中的应用。特别地，针对界面态对发光效率的负面影响，提出了钝化技术（如表面氧化层包覆）的物理模型与实验验证。 第三章：载流子输运与热力学行为 理解纳米结构内的载流子输运机制是设计高效器件的关键。本章从微观角度分析了电子和空穴在纳米材料中的散射机制，包括声子散射、界面缺陷散射和载流子-载流子相互作用。讨论了不同偏压和温度下，载流子隧穿效应（如Fowler-Nordheim隧穿和直接隧穿）在薄膜结构中的主导作用。热学特性方面，本书基于玻尔兹曼输运方程，研究了纳米结构中声子输运的边界散射效应，解释了纳米结构热导率的显著降低，并讨论了这对热光电器件性能的制约。 第四章：表面等离激元与光场增强 本章转向研究纳米结构与光相互作用的另一种重要形式——表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）。详细解释了贵金属（金、银）纳米颗粒或表面等离激元耦合结构中自由电子的集体振荡。阐述了局域表面等离激元（LSPR）的共振条件、品质因子（Q值）及其对结构尺寸和周围介质折射率的敏感性。重点介绍了如何利用等离激元共振实现亚波长尺度的光场“热点”效应，及其在表面增强拉曼散射（SERS）和高效光捕获（Light Trapping）中的应用机理。 第五章：先进半导体纳米光电器件设计 本章将前述理论知识应用于实际器件的设计与优化。详细剖析了基于纳米结构的LED、激光器（Laser Diode, LD）和光电探测器（Photodetector）的工作原理。在LED设计中，重点讨论了如何通过调控纳米结构尺寸来精确控制发光颜色和提高光提取效率（Light Extraction Efficiency, LEE）。对于激光器，分析了量子限制对阈值电流密度和边际效率的影响。在探测器方面，讨论了利用高吸收截面和快速载流子分离特性设计的高速、高灵敏度探测器架构。 第六章：光电导开关与调制器 本章关注基于纳米材料快速光电响应特性的开关和调制器件。深入探讨了光电导开关（Photoconductive Switches）中光照激发载流子寿命与开关速度之间的权衡。针对高速光通信需求，详细介绍了利用电光效应（Pockels Effect）或克尔效应（Kerr Effect）的半导体纳米波导调制器。分析了结构几何（如脊形结构、槽形结构）对手动致相移（MZI）调制器性能，特别是其插入损耗和半波电压（$V_pi$）的优化策略。 第七章：集成与未来展望 本章展望了半导体纳米光电子学向大规模集成化和智能化发展的趋势。探讨了异质集成技术（Heterogeneous Integration），特别是如何将III-V族半导体纳米结构与硅基光子学平台（Silicon Photonics）进行高效耦合。讨论了单片集成电路中的光互连技术挑战，以及如何利用纳米结构材料实现对光信号的动态调控和路由。最后，对量子计算中的光子源、光子纠缠态产生等前沿研究热点进行了评述，指出纳米结构在构建下一代片上量子光子芯片中的潜力。 --- 本书特色： 1. 理论深度与工程实践紧密结合： 既包含严格的量子力学和半导体物理推导，又提供了解决实际器件工程问题的设计思路。 2. 跨学科视野： 内容覆盖了材料生长、光物理、器件物理到系统集成等多个前沿领域。 3. 数据详实： 引用了大量最新的实验数据和先进的仿真结果，为读者提供量化分析的基础。 本书适合于从事半导体光电器件研发的工程师、在读研究生及相关领域的高级科研人员作为核心参考教材使用。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期关注信息光学领域的研究生，我发现这本书的价值远超乎一本普通的教科书范畴，它更像是一份系统的研究路线图。作者们在讨论器件集成时，展现了一种高度的系统思维，他们不仅关注微观层面的物理现象，更着眼于如何将这些现象规模化、商业化。我特别欣赏其中对器件稳定性与环境因素耦合影响的深入分析，这通常是许多理论模型容易忽略的工程难题。通过阅读，我清晰地认识到，要实现量子点光子器件的实用化，材料缺陷控制和界面工程是两大核心挑战。这本书的论述逻辑严密，论据充分，为我们指明了未来几年内该领域可能集中攻克的关键技术瓶颈，极大地拓宽了我的研究视野和思路深度。

评分☆☆☆☆☆

这是一本需要静下心来细品的学术著作，绝非那种泛泛而谈的科普读物。它对量子点能级的精确调控、激子动力学过程的深入剖析，体现了作者们在理论物理领域深厚的功底。阅读过程中，我反复对照书中的公式和图表，试图捕捉每一个细节背后的物理含义。比如，书中关于激子湮灭路径的详细建模，对于理解器件寿命和效率极限至关重要。对于致力于开发下一代半导体激光器的研究人员而言，书中对非线性光学效应的讨论，提供了宝贵的理论参考和实验指导方向。科学出版社的出版质量一向可靠，排版清晰，公式准确，这使得我们能够更专注于知识本身，而不必被印刷错误分心。

评分☆☆☆☆☆

最近我一直在追寻一些关于固态物理与光学交叉领域的前沿进展，翻阅了许多文献，最终决定深入研读这本由程成和程潇羽两位专家撰写的力作。这本书的叙事逻辑非常清晰，它没有急于展示最尖端的结果，而是从基础的量子力学概念入手，逐步构建起对量子点光物理特性的理解框架。我特别欣赏其中关于局域表面等离子体共振（LSPR）与量子点发光增强机制的对比分析，这种详尽的比较论证使得晦涩的概念变得易于消化。更让我印象深刻的是，书中对材料合成与表征技术的介绍，那部分内容读起来就像是跟随一位经验丰富的实验师在操作，每一步的注意事项都交代得清清楚楚，这对于我们这些需要将理论转化为实际产品的工程师来说，简直是福音。它不仅仅是一本理论书，更像是一本实用的技术手册，指引着如何控制和优化纳米尺度下的光子行为。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常吸引人，深邃的蓝色调搭配着亮眼的橙色线条，仿佛在诉说着微观世界的奇妙与能量。我特地找了时间拜读了这本关于量子点纳米光子学的专业著作，它的内容深度和广度都超出了我的预期。作者们显然投入了大量心血，将复杂的物理原理和前沿的技术应用娓娓道来。尤其是一些关于光与物质相互作用的章节，图文并茂地解释了量子点如何成为下一代光电器件的核心。我记得有一部分专门讨论了如何利用这些微小颗粒实现高效的光捕获与发射，这对于设计更灵敏的传感器和更节能的显示技术至关重要。书中对实验方法的描述也十分详尽，即使是初次接触这个领域的读者，也能从中感受到研究的严谨性和操作的复杂性。总的来说，这是一本集理论深度与工程实践于一体的优秀教材，对科研工作者和高年级学生来说，无疑是份难得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我本来对“纳米光子学”这个概念感到有些遥远和抽象，但这本书彻底改变了我的看法。它的文字风格非常具有感染力，仿佛作者们正坐在我对面，用最直观的方式向我解释着这些“人造原子”的神奇之处。我最喜欢它对“应用”部分的探讨，比如在生物成像、太阳能电池以及量子信息技术中的潜在突破。那些案例分析不是空泛的口号，而是基于扎实的物理模型推导出来的可行性方案。书中对量子点在生物靶向标记中的高灵敏度表现的阐述，简直让人对未来医疗诊断的精准性充满了信心。结构编排上，章节间的衔接非常自然，从基础的光谱特性到复杂的器件集成，过渡得毫无滞涩感，让人忍不住一页接一页地读下去，完全停不下来。