发光物理基础

总序

前言

第1章 绪论

1.1 光和固体组成的体系

1.2 体系状态随时间的变化——辐射跃迁

第2章 固体的能量状态

2.1 绝热近似下固体能量状态的描述

2.2 理想晶体的电子态

2.2.1 独立电子近似下多电子体系的状态

2.2.2 理想晶体的单电子态

2.2.3 激子和其他元激发

2.3 晶体中的杂质和缺陷电子态

2.3.1 浅杂质态

2.3.2 紧束缚杂质态

2.3.3 等电子杂质中心

2.3.4 结构缺陷的电子态

2.3.5 束缚激子

2.3.6 杂质浓度的影响

2.4 晶格振动与声子

2.4.1 简谐近似和正则振动模

2.4.2 晶格振动的量子化

2.4.3 声子的热平衡

2.4.4 电子-声子相互作用

第3章 理想晶体带间光跃迁

3.1 直接跃迁的速率和选择定则

3.2 带间直接跃迁光吸收与吸收系数

3.3 吸收光谱的结构特征

3.3.1 联合态密度和临界点

3.3.2 直接带材料的光学吸收边和带隙

3.4 带间间接光跃迁

3.4.1 间接跃迁的量子理论

3.4.2 间接带材料的吸收边

3.5 带间光发射跃迁

3.5.1 带间直接跃迁导致的光发射

3.5.2 带问间接复合

3.5.3 自吸收的影响

3.5.4 无辐射复合-俄歇复合

3.6 激子的光跃迁

3.6.1 带边吸收光谱的精细结构与激子跃迁

3.6.2 自由激子的光发射跃迁

3.7 高激发密度下的发光

3.7.1 激子分子的发光

3.7.2 电子-空穴液滴的发光

第4章 晶体中杂质中心的光跃迁

4.1 杂质中心内的光跃迁

4.1.1 静态环境中的稀土离子

4.1.2 静态环境中的过渡金属离子

4.2 杂质能级与能带间的光跃迁

4.2.1 浅杂质中心的光吸收

4.2.2 浅杂质中心的光发射

4.2.3 高杂质浓度材料的光跃迁现象

4.2.4 通过深陷阱的光跃迁

4.3 等电子中心与束缚激子的光跃迁

4.3.1 GaP中N等电子中心的发光

4.3.2 等电子中心NN对的发光

4.3.3 束缚激子的光跃迁

4.3.4 束缚激子发光的双电子跃迁

4.4 施主-受主对发光

4.4.1 施主-受主对发光的基本特点

4.4.2 浅施主-受主对复合发光及其特征

4.4.3 深施主-受主对发光

第5章 局域中心光跃迁中的电声子耦合问题

5.1 线宽和线形

5.1.1 能级寿命与光谱线的线型和线宽

5.1.2 谱线的宽化：均匀宽化与非均匀宽化

5.2 声子协同的光跃迁——位形坐标模型和夫兰克-康登原理

5.2.1 位形坐标模型

5.2.2 夫兰克-康登（Franck-Condon）原理

5.2.3 平衡位形与电子态的关系

5.3 单频近似理论

5.3.1 单频近似下的位形坐标模型

5.3.2 光吸收和光发射

5.3.3 Manneback递推公式

5.3.4 Wp的性质

5.3.5 Wp的解析表示式

5.4 无辐射跃迁和荧光的温度猝灭

5.4.1 无辐射跃迁

5.4.2 温度猝灭

第6章 光学激发在固体中的迁移：能量传输现象

6.1 借助辐射的能量传递

6.2 非辐射共振能量传递

6.2.1 共振能量传递的基本表达式

6.2.2 中心间的电偶极矩相互作用导致的能量传递

6.3 声子协助能量传递的单频近似理论

6.3.1 大能量失配中心间的能量传递（位形坐标模型）

6.3.2 小能量失配中心间的能量传递

6.4 借助载子输运能量

第7章 激发态过程的动力学

7.1 阶跃式激发下孤立中心系发光随时间的增长和衰减

7.1.1 二能级中心系

7.1.2 三能级中心系

7.1.3 多类中心混合体系的荧光非指数衰减

7.2 存在能量传递时的荧光衰减动力学

7.2.1 弱激发条件下的微观荧光动力学方程

7.2.2 供体的荧光衰减规律

7.2.3 受体发光随时间的演变

7.3 荧光动力学中的响应函数与转移函数

7.3.1 线性系统的响应函数和转移函数

7.3.2 利用荧光转移函数分析复杂荧光过程

7.4 复合发光衰减动力学

7.4.1 存在电子陷阱时的荧光动力学

7.4.2 空穴的迁移

7.4.3 存在热平衡载子的情形

7.5 热释光和光释光

7.5.1 热释光

7.5.2 光释光

第8章 多光子过程与集体现象

8.1 上转换与量子剪裁

8.1.1 孤立中心系的上转换发光

8.1.2 借助能量传递的上转换发光

8.1.3 量子剪裁

8.2 相互耦合的杂质离子对：能级与光谱

8.2.1 合作跃迁过程

8.2.2 交换相互作用耦合的杂质离子对

附录A 电磁辐射场的量子化

附录B 爱因斯坦的辐射跃迁唯象理论

附录C 量子跃迁理论

附录D 有效质量近似

附录E 常用物理常数表

参考文献

索引

光与固体相互作用引起的固体在不同电子态间的跃迁，以及相关电子激发态的弛豫和能量传输等过程，是固体各种发光、激光、光电转换等现象的物理基础。《发光物理基础：固体光跃迁过程/中国科学技术大学精品教材》围绕这一问题，从微观过程到宏观现象，作了系统的讨论。在简要回顾固体的各种能量状态（第2章）后，首先分别讨论各种基本跃迁过程，包括带间光跃迁（第3章），杂质中心光跃迁（第4章），电一声子相互作用（第5章）和光学激发在固体中的迁移（第6章）。然后，讨论不同微观元过程同时发生、互相竞争导致的固体状态以及宏观光物性随时间的演变（第7章）。最后，作为高阶过程的例子，在第8章讨论了多光子过程与集体现象。
　　《发光物理基础：固体光跃迁过程/中国科学技术大学精品教材》可作为高等院校固体光学、发光学和其他光电子科学等专业研究生和高年级本科生课程的教科书，也可供对相关专业有兴趣的研究人员参考。