矽基光電子學 9787301210062 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美周治平 著

圖書標籤:

• 光電子學
• 矽光子學
• 集成光子學
• 光通信
• 半導體光電子器件
• 材料科學
• 物理學
• 電子工程
• 信息技術
• 光學工程

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齣版社： 北京大學齣版社

ISBN：9787301210062

商品編碼：29657813397

包裝：平裝

齣版時間：2012-08-01

圖書基本信息
圖書名稱	矽基光電子學	作者	(美)周治平
定價	54.00元	齣版社	北京大學齣版社
ISBN	9787301210062	齣版日期	2012-08-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝
開本	16開	商品重量	0.481Kg

內容簡介

《矽基光電子學》是編者(周治平)在微納光電子領域多年研究和教學基礎上完成的。係統描述瞭矽基光電子學的基礎理論、器件原理、及應用前景。全書共10章。-3章講述瞭矽基光電子學的起源及所需的基本知識；第4章介紹瞭矽基無源器件；第5-8章為矽基有源器件，包括光源、調製器、探測器、錶麵等離子體激元器件等；第9章介紹器件工藝和係統集成；0章探討瞭矽基光電子學的應用。《矽基光電子學》可作為高等院校電子學、光電子學、物理電子學、微電子與固體電子學、通信與信息係統、計算機技術等專業高年級本科生和研究生相關課程的教材。對於在相關領域內工作的研究人員和工程技術人員，本書也是一本有用的參考書。

作者簡介

目錄

章 緒論 1.1 從微電子到光電子 1.2 矽基光電子學的發展 1.3 矽基光電子學的應用 1.4 總結 參考文獻第二章 矽中光子與電子的相互作用 2.1 波動光學與光子光學 2.2 半導體能帶結構 2.3 矽基光子晶體帶隙結構 2.4 矽中光子與電子空穴的相互作用 參考文獻第三章 矽基光波導 3.1 電磁理論基礎 3.2 光波導基本理論 3.3 波導耦閤理論 3.4 SOI光波導 參考文獻第四章 矽基無源器件 4.1 光柵器件 4.2 光子晶體平闆波導 4.3 多模乾涉耦閤器 4.4陣列波導光柵 4.5 微環諧振腔 4.6 總結 參考文獻第五章 矽基光源 5.1 光發射的基礎理論 5.2 矽放大的限製 5.3 矽基發光材料 5.4 矽基發光二極管 5.5 矽基激光器 5.6 總結 參考文獻第六章 矽基光學調製 6.1光學調製原理 6.2 光學調製評價 6.3 矽基電光調製 6.4 矽基熱光調製 6.5 矽基聲光調製 參考文獻第七章 矽基光電探測器 7.1 光電探測器的基本原理 7.2 光電探測器的特性和結構 7.3 矽光電探測器 7.4 鍺矽光電探測器 7.5總結 參考文獻第八章 矽基錶麵等離子激元器件 8.1 錶麵等離子激元概述 8.2 錶麵等離子激元局域增強特性 8.3 錶麵等離子體激元器件 8.4 總結 參考文獻第九章 矽基光電子器件工藝與係統集成 9.1 平麵工藝 9.2 薄膜製備 9.3 光刻技術 9.4 刻蝕技術 9.5 係統集成 9.6 總結 參考文獻第十章 矽基光電子學的應用 10.1 光互連——集成高速矽基互連芯片 10.2光通信——集成100Gbit/s相乾傳輸芯片 10.3 光傳感——集成光學傳感片上係統芯片 10.4 太陽能電池參考文獻

編輯推薦

周治平編著的《矽基光電子學》是中外物理學精品書係之一。本書共十章節，內容包括緒論、矽中光子與電子的相互作用、矽基光波導、矽基無源器件、矽基光源、矽基光學調製、矽基光電探測器、矽基錶麵等離子激元器件等。本書可作為高等院校電子學、光電子學、物理電子學、微電子與固體電子學、通信與信息係統、計算機技術等專業高年級本科生和研究生相關課程的教材。

文摘

序言

《納米光子學：操控光子的革命》 內容簡介： 《納米光子學：操控光子的革命》一書深入探索瞭納米尺度下光與物質相互作用的迷人世界，揭示瞭如何通過精確設計和操控納米結構來控製光子的行為，從而開啓瞭前所未有的應用前景。本書全麵而詳盡地闡述瞭納米光子學的基本原理、核心技術、前沿研究以及未來發展方嚮，為讀者提供瞭一個係統、深入的學習和研究平颱。 第一章：納米光子學的基石——光與物質的微觀對話 本章將從最基礎的物理原理齣發，詳細介紹光的波動性和粒子性，以及它們在納米尺度下的獨特錶現。我們將深入探討電磁場的量子化概念，以及光子作為基本粒子如何在納米結構中與電子、原子等相互作用。 光的本質與量子化： 講解光波的概念，包括頻率、波長、相位和偏振等基本屬性。深入闡述普朗剋量子假說，以及愛因斯坦對光電效應的解釋，引齣現代對光的理解——光子。我們將討論光子能量、動量以及其在與物質相互作用中的角色。 納米尺度下的光學現象： 介紹在納米尺度下，經典光學理論的局限性，以及量子效應的重要性。我們將重點關注錶麵等離激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）的産生、傳播和局域化現象。SPPs作為一種光與自由電子集體振蕩耦閤形成的橫電磁波，在金屬納米結構錶麵傳播，具有強大的電磁場增強效應和納米尺度的局域化能力，是納米光子學中的核心概念之一。 光與物質相互作用的機製： 深入剖析光子與物質在納米尺度下的耦閤機製，包括吸收、散射、衍射、摺射、反射等基本光學過程。重點介紹量子相乾性、共振現象、非綫性光學效應等在納米結構中的體現。我們將探討金屬、介質、半導體等不同材料在納米結構中的光學特性，以及這些特性如何通過結構設計得以調控。 電子-光子耦閤： 詳細介紹電子在納米材料中的運動如何與光子相互作用，以及這種耦閤如何影響材料的光學響應。例如，在半導體量子點中，電子-空穴對（激子）的形成和躍遷過程與光子的吸收和發射密切相關。 第二章：納米光子器件的設計與製造——精雕細琢的微觀世界 本章將聚焦於納米光子器件的構思、設計和製造過程，介紹實現對光子精確操控的關鍵技術和挑戰。 納米結構的構建技術： 詳細介紹各種先進的納米加工技術，包括但不限於： 光刻技術（Photolithography）： 從傳統的紫外光刻到極紫外光刻（EUV），再到電子束光刻（EBL）和聚焦離子束（FIB）等高精度技術，逐一介紹其原理、優缺點以及在納米光子器件製造中的應用。 自組裝技術（Self-assembly）： 講解利用分子間作用力或物理化學原理，使納米材料自發形成有序結構的策略，例如納米顆粒的陣列化、塊體共聚物的形成等。 納米壓印技術（Nanoimprint Lithography）： 介紹通過物理壓印方式將納米圖案轉移到基底錶麵的技術，具有成本效益高、易於大規模生産的優點。 化學閤成與修飾： 闡述通過化學方法精確控製納米顆粒的大小、形狀、成分以及錶麵性質，從而實現其獨特光學性能的方法。 納米光子器件的設計理念： 介紹基於納米光子學原理設計各類功能器件的策略，包括： 錶麵等離激元器件： 設計能夠産生、引導和操控SPPs的金屬納米結構，例如納米天綫、納米波導、光柵等，用於信號增強、光限製和信息傳輸。 光子晶體（Photonic Crystals）： 講解周期性納米結構如何通過布拉格衍射（Bragg Diffraction）形成光子帶隙，從而實現對光的選擇性反射或透射，用於製造高效的光學濾波器、諧振腔和波導。 超材料（Metamaterials）： 介紹通過人工設計具有亞波長尺度的周期性結構，實現自然界材料無法具備的負摺射率、完美吸收等奇異光學特性的概念。 納米光子集成： 討論如何將不同的納米光子功能單元集成到一個芯片上，實現復雜的光學信息處理和傳感功能。 材料選擇與優化： 討論在納米光子器件設計中，如何根據應用需求選擇閤適的材料（金屬、介質、半導體、有機材料等），以及如何通過材料的摻雜、復閤、閤金化等手段優化其光學性能。 第三章：納米光子學的應用前景——點亮未來的無限可能 本章將深入探討納米光子學在各個領域帶來的革命性應用，展現其廣闊的市場潛力和深遠的影響。 信息技術領域： 超高速光通信： 利用納米光子波導、調製器和探測器，實現信息傳輸速率的指數級提升，突破傳統電子器件的瓶頸。 光計算（Optical Computing）： 探索利用光子的並行處理能力和低能耗特性，構建新型的光計算單元和架構，實現比電子計算更強大的處理能力。 數據存儲： 開發基於納米結構的光存儲技術，實現更高密度、更快速度的數據記錄和讀取。 量子信息技術： 利用納米結構中的單光子源、光子糾纏以及量子門操作，構建高性能的量子通信和量子計算係統。 傳感與檢測領域： 高靈敏度生物傳感器： 利用納米結構對生物分子的特異性識彆和信號放大能力，實現對疾病標誌物、汙染物等的超早期、高精度檢測。 化學傳感器： 開發基於納米光子的氣體傳感器、液體傳感器，用於環境監測、工業過程控製和食品安全檢測。 醫學診斷與成像： 探索納米光子技術在醫學影像（如單分子成像、深層組織成像）和光動力療法中的應用。 能源領域： 高效太陽能電池： 利用納米結構優化光的吸收和電荷分離效率，提高太陽能的轉化率。 光催化： 結閤納米光子和催化劑，實現高效的光催化反應，用於水分解製氫、汙染物降解等。 其他交叉領域： 先進顯示技術： 開發基於納米光子原理的新型顯示器，實現更高的分辨率、更鮮艷的色彩和更低的能耗。 光學製造與加工： 利用納米光子技術實現超精密加工和三維微納結構的構建。 生物醫學工程： 探索納米光子學在藥物遞送、組織工程和神經接口等方麵的應用。 第四章：納米光子學的未來展望與挑戰——邁嚮更廣闊的光明 本章將對納米光子學的未來發展趨勢進行預測，並深入探討當前麵臨的挑戰以及未來研究的重點方嚮。 理論研究的深化： 隨著計算能力的提升，將能夠構建更精確的光子模擬模型，深入理解復雜納米結構中的光學現象，並預測新型材料和器件的性能。 新材料的探索： 尋找具有更優異光學性能、更易於加工且成本更低的新型納米材料，例如二維材料（石墨烯、過渡金屬硫化物）、鈣鈦礦材料等，將是重要的研究方嚮。 器件性能的提升： 進一步提高納米光子器件的效率、帶寬、信噪比和穩定性，使其能夠滿足更嚴苛的應用需求。 集成與互聯： 實現不同功能納米光子器件的無縫集成，構建復雜的光子芯片，以及實現芯片與芯片、芯片與外部係統的光互聯，是實現大規模應用的關鍵。 製造工藝的突破： 發展更快速、更經濟、更可控的納米製造技術，為納米光子器件的大規模商業化生産奠定基礎。 基礎科學與應用結閤： 加強基礎研究與工程應用的緊密結閤，快速將實驗室的科研成果轉化為實際産品，推動納米光子學産業的蓬勃發展。 麵臨的挑戰： 討論納米光子學在製造成本、集成難度、功耗管理、環境穩定性以及與現有技術兼容性等方麵仍麵臨的挑戰。 結語： 《納米光子學：操控光子的革命》不僅是一本介紹納米光子學知識的書籍，更是一扇通往未來科技大門的鑰匙。通過本書，讀者將能夠深刻理解納米光子學如何從微觀世界齣發，顛覆我們對光的認知，並最終重塑信息、能源、健康等眾多關鍵領域，點亮一個更加智能、高效、美好的未來。本書適閤對納米光子學感興趣的本科生、研究生、科研人員以及相關領域的工程師閱讀。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，這本書的閱讀門檻確實不低，它對讀者的預備知識有著較高的要求，仿佛是為已經具備紮實固體物理基礎的研究生量身定做的。初次接觸時，我甚至需要頻繁地查閱其他關於量子力學和波動光學的基礎教材來輔助理解某些章節的數學推導。然而，一旦跨過最初的門檻，隨之而來的知識迴報是巨大的。作者在構建理論框架時，采取的是一種自上而下的嚴謹路綫，每一步論證都建立在前文無可辯駁的結論之上。這種高度的內在一緻性和邏輯的無懈可擊，使得我在閱讀過程中幾乎沒有産生任何概念上的混淆。它迫使讀者以一種更加結構化和係統化的方式去思考光電轉換的本質問題，而不是滿足於錶麵的現象描述。對於那些追求學術深度，不畏懼挑戰復雜數學工具的讀者，這本書將是您學術生涯中不可或缺的燈塔。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事風格非常具有啓發性，它似乎在與讀者進行一場高水平的“學術對話”。作者並沒有用那種居高臨下的說教口吻，而是更像一位資深同行在分享他的研究心得和對領域未來走嚮的判斷。在討論一些尚未完全解決的科學難題時，作者坦誠地指齣瞭現有模型的局限性，並提齣瞭幾種富有洞察力的未來研究方嚮，這極大地激發瞭我的創新思維。例如，在對光通信模塊的性能瓶頸分析時，作者的探討遠超齣瞭傳統的增益和噪聲限製，深入到材料的本徵非綫性效應在超高速調製下的錶現，視角非常開闊。這種鼓勵批判性思考、引導讀者參與到科學前沿探索中的寫作手法，使得這本書的閱讀體驗非常積極和動態，讓人感覺自己不僅僅是在學習知識，更是在參與一場正在進行的科學革命。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本厚重的著作，最大的感受就是，作者顯然是一位在實踐一綫摸爬滾打瞭多年的老兵，他的文字裏充滿瞭對工程細節的執著和對實驗中可能遇到的陷阱的深刻洞察。這本書最寶貴的地方，不在於那些耳熟能詳的基礎理論，而是在於那些“隻有做過的人纔懂”的細微之處。比如，在討論薄膜沉積工藝對器件性能影響時，作者沒有停留在理想化的模型層麵，而是詳盡地分析瞭晶圓邊緣效應、錶麵粗糙度參數對光子損耗的實際貢獻，甚至還提到瞭特定清洗步驟中溶劑殘留可能導緻的界麵態密度變化。這種對“工藝即科學”的理解，讓這本書讀起來一點也不乾澀，反而充滿瞭煙火氣和實戰性。它更像是一本高級工程師的內部參考手冊，而不是冷冰冰的學術論文集。對於那些試圖將理論成果轉化為實際産品的工程師們來說，這本書提供的“經驗值”是無可替代的財富。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖錶質量簡直是視覺上的享受。在這個充斥著低分辨率掃描件和模糊草圖的時代，能看到如此精美的光學結構示意圖和性能麯綫圖，實屬難得。每一張圖都經過精心設計，信息密度高卻不顯雜亂，配色方案清晰地突齣瞭關鍵的物理過程。更難能可貴的是，作者在引用經典文獻的同時，也巧妙地融入瞭許多具有時代前沿性的新進展。它不是一本停留在上個世紀經典理論的復述，而是緊緊跟隨著半導體材料和光刻技術進步的步伐。我個人尤其欣賞它在某一章節中對新型異質結設計的深入探討，那裏的理論推導與最新的器件結構完美契閤，展現瞭極強的時代感。這本書的裝幀和印刷質量也體現瞭齣版社的匠心，拿在手上，分量感和品質感十足，絕對是值得收藏的實體書。

評分☆☆☆☆☆

這本書絕對是教科書級彆的鴻篇巨製，內容組織得極其嚴謹，從基礎概念的引入到前沿技術的剖析，層次分明，邏輯性強得讓人不得不佩服作者的功力。我特彆喜歡它在處理復雜物理原理時，那種化繁為簡，深入淺齣的敘事方式。很多涉及半導體物理和電磁場耦閤的部分，原本是令人生畏的難點，但作者似乎總能找到最直觀的類比和最清晰的數學推導路徑，讓人在不知不覺中就掌握瞭核心精髓。它不僅僅是知識的堆砌，更像是一張詳盡的導航圖，指引著讀者穿越理論的迷霧，直達光電子器件設計的腹地。如果你是這個領域的初學者，它能為你打下堅不可摧的理論基礎；即便是資深研究人員，翻閱其中關於最新器件架構的章節時，也會有茅塞頓開之感。這種百科全書式的廣度與碩士研究生教材般的深度完美結閤，使得這本書在同類著作中顯得獨樹一幟，其參考價值和學術地位毋庸置疑。