纳米光子学及器件

序

前言

第1章量子点概述

1.1量子阱、量子线和量子点

1.2量子效应

1.2.1量子尺寸效应

1.2.2表面效应

1.2.3宏观量子隧道效应

1.2.4库仑阻塞效应

1.3量子点的类型和结构

1.3.1量子点的类型

1.3.2量子点的结构

1.4量子点的应用和研究

1.4.1量子点光电子器件

1.4.2量子点太阳能电池

1.4.3量子点在生命科学中的应用

1.4.4量子点研究展望

参考文献

第2章纳米光子学基础

2.1光子和电子

2.2激子

2.3传播和约束

2.3.1 自由空间中的传播

2.3.2光子和电子的约束

2.4隧道效应

2.5周期势场下的约束：带隙

2.6协同效应

2.6.1光子和电子的协同效应

2.6.2协同辐射

2.6.3纳米级能量转移

2.7纳米级光学相互作用

2.7.1棱镜全内反射

2.7.2表面等离子体共振

2.7.3波导耦合

参考文献

第3章量子点的能级结构

3.1量子电子态

3.1.1势阱中的粒子

3.1.2球对称势阱中的粒子

3.1.3库仑势中的电子

3.1.4周期势中的粒子

3.1.5晶体中的电子

3.1.6准粒子电子、空穴和激子

3.2有效质量近似

3.2.1弱约束情形

3.2.2强约束情形

3.2.3中等约束情形

3.3表面极化效应

3.4紧束缚近似

3.5经验赝势法

参考文献

第4章量子点的制备和表征

4.1量子点制备

4.1.1分子束外延生长

4.1.2金属有机化学气相沉积

4.1.3脉冲激光沉积

4.1.4纳米化学法

4.1.5高温熔融法

4.2实验室量子点光纤制备

4.2.1光纤本底材料的选择

4.2.2量子点胶体的制备

4.2.3空芯光纤灌装方法探索

4.2.4量子点玻璃光纤（空气包层）的制备

4.3量子点的表征

4.3.1 X射线

4.3.2电子显微镜

4.3.3扫描探针显微镜

4.3.4激光粒度仪

4.3.5吸收一发射光谱

4.4熔融法制备PbSe量子点玻璃

4.4.1实验制备

4.4.2结果与分析

4.4.3结论

4.5 CdSe／PMMA量子点光纤材料的制备

4.5.1概述

4.5.2制备

4.5.3结果与分析

4.5.4结论

4.6本体聚合法制备PbSe／PMMA量子点光纤材料

4.6.1概述

4.6.2制备

4.6.3结果与分析

4.6.4结论

4.7脉冲激光沉积法制备锗纳米薄膜

4.7.1实验

4.7.2结果与分析

4.7.3结论

4.8基于SiO2光纤的单分散CdS量子点的制备

4.8.1制备

4.8.2结果与分析

4.8.3结论

参考文献

第5章量子点光谱

5.1量子点的发光

5.1.1发光模式

5.1.2俄歇复合

5.1.3量子点光谱的频移

5.2跃迁谱线线形

5.2.1均匀展宽

5.2.2非均匀展宽

5.2.3综合展宽

5.3量子点的吸收、辐射和散射特性

5.3.1吸收

5.3.2辐射

5.3.3散射

5.4跃迁截面

5.4.1截面的概念

5.4.2爱因斯坦系数和Ladenburg—Fuehtbauer关系

5.4.3辐射截面的Mc Cumber理论

5.4.4截面的确定

5.4.5能级寿命

5.5量子点掺杂对本底折射率的影响

5.5.1本底溶剂的折射率

5.5.2量子点胶体的折射率

5.5.3量子点对本底折射率的影响

5.6 PbSe、PbS和CdSe、CdS量子点的比较

参考文献

第6章量子点的热稳定性

6.1表面能

6.2纳米粒子的热学性质

6.2.1纳米粒子的热导

6.2.2纳米粒子的熔融

6.3 CdSe／ZnS量子点的热稳定性研究

6.3.1实验和结果

6.3.2实验和理论的比较与讨论

6.3.3小结

参考文献

第7章光纤中的光传输

7.1均匀介质中的光传输

7.2三能级系统

7.2.1三能级模型

7.2.2三能级速率方程

7.2.3小信号增益

7.2.4增益饱和

7.2.5最佳光纤长度

……

第8章量子点光纤和光纤放大器

第9章量子点光纤激光器

第10章量子点太阳能电池简介

附录 本书主要物理量符号对照表

希腊字母符号

《纳米光子学及器件》可供纳米光子学及其器件领域的科技工作者阅读，也可供光学、光学工程、纳米材料、通信和电子等方向的研究生阅读或作为教材使用。《纳米光子学及器件》介绍了纳米光子学领域的概貌和纳米晶体量子点光纤型器件等方面的应用；简述了量子点的基本概念和纳米光子学的基础理论，讨论了量子点的能级结构；介绍了量子点的制备和表征、量子点光谱、量子点的热稳定性和光纤中的光传输；阐述了近年来在量子点光纤、量子点光纤放大器和量子点光纤激光器方面的研究工作；简单介绍了近年来极为热门的量子点太阳能电池，包括PIN结构、量子点敏化太阳能电池、多激子效应等。