光电子器件物理学

第1章 光电子器件概论

1.1 光子学与电子学器件

1.1.1 电子管

1.1.2 晶体管

1.1.3 激光器

1.1.4 集成电路出现

1.1.5 集成光学和光纤通信

1.1.6 半导体激光器

1.1.7 半导体光电探测器

1.2 超晶格量子阱器件

1.3 光电图像转换器

1.3.1 引言

1.3.2 摄像管

1.3.3 变像管和像增强器

1.3.4 光电图像转换器的应用

1.4 微细加工技术

1.4.1 微细加工技术的产生

1.4.2 平面薄膜加工技术

1.4.3 几何图形制作技术

1.5 光电子信息技术发展评述

1.5.1 光电子信息技术发展阶段

1.5.2 光电子技术与理论

1.5.3 当今发展光子和电子技术必须的物理理论

第2章 光波与电磁波理论基础

2.1 电磁场

2.1.1 静电场和高斯定理

2.1.2 电介质的极化与极化强度

2.1.3 电介质中的电场与电感应强度

2.2 静电势、泊松方程与拉普拉斯方程

2.2.1 静电势

2.2.2 泊松方程

2.2.3 分离变量法求解拉普拉斯方程

2.3 静电能

2.3.1 真空中点电荷系的静电能

2.3.2 电荷连续分布时的静电场

2.3.3 导体系的静电能

2.4 稳恒电流与磁场

2.4.1 稳恒电流与稳恒电场

2.4.2 欧姆定律及维持稳恒电流的条件

2.4.3 稳恒电流与稳恒电场分布

2.5 真空中稳恒电流的磁场

2.5.1 电流间相互作用的安培定律

2.5.2 电流的磁场、毕奥一萨伐尔定律

2.5.3 磁场的散度与旋度

2.5.4 磁感应强度的边值关系

2.6 磁介质中的磁场

2.6.1 磁介质的磁化和磁化强度

2.6.2 磁介质中的磁场强度与环路定理

2.7 静磁场的矢势与环形电流的磁场

2.7.1 静磁场的矢势及其满足的微分方程

2.7.2 静磁场的标势及其满足的微分方程

2.8 麦克斯韦方程组

2.8.1 法拉第电磁感应定律

2.8.2 麦克斯韦方程组

2.8.3 洛仑兹力公式

2.9 电磁场能量与动量

2.9.1 电磁场的能量与能量守恒

2.9.2 电磁场的动量与动量守恒

2.10 电磁波与电磁波方程

2.10.1 波动方程

2.10.2 平面电磁波

2.10.3 电磁波在绝缘介质分界面上的反射与折射

2.10.4 电磁波在导电介质中的传播及其在导体表面上的反射

2.11 电磁波在波导中的传播

2.11.1 矩形波导

2.11.2 圆柱形波导中传播的电磁波

2.12 电磁波在同轴传输线中的传播

2.12.1 同轴传输线中传播的电磁波

2.12.2 同轴线中传播的TEM主波

2.12.3 同轴传输线的电报方程

2.13 电介质波导与光导纤维

2.13.1 圆柱形介质波导的解

2.13.2 边值关系与特征方程

2.13.3 光纤中的导模

2.13.4 色散曲线和场分量分布

第3章 电子与量子力学理论

3.1 量子力学产生的直接物理背景

3.1.1 黑体辐射能实验及普朗克开创量子论

3.1.2 普朗克量子论创新点与理论方法

3.1.3 光电效应与爱因斯坦的光量子学说

3.1.4 原子线状光谱与玻尔的旧量子论

3.1.5 量子概念的其他实验证明

3.2 量子论的基本概念和基本原理

3.2.1 一个观点

3.2.2 两条规律

3.2.3 五条基本原理

3.3 状态和薛定谔方程

3.3.1 状态和波函数的引进

3.3.2 薛定谔方程

3.4 体系粒子数守恒

3.4.1 体系的定态

3.4.2 粒子流密度公式与守恒定律

3.4.3 几率流密度矢量应用举例

3.5 一维无限深方势阱

3.5.1 求解定态问题的思考方法条理化

3.5.2 讨论

3.6 一维有限深方势阱（对称型）

3.7 一维线性谐振子

3.8 一维三角势阱

3.9 一维势垒与势阱的量子透射

3.9.1 一维方势垒量子反射与透射系数

3.9.2 一维势阱的量子透射讨论

3.9.3 6势阱与势垒的透射

3.10 简并态微扰理论

3.10.1 非简并态微扰理论

3.10.2 定态简并微扰理论

3.10.3 简并与非简并微扰的例题

3.11 含时微扰的量子跃迁

3.11.1 含时微扰的的基本方程

3.11.2 状态跃迁几率

3.11.3 含时周期微扰的共振跃迁

3.11.4 光跃迁的测不准关系

3.12 单量子阱光吸收和发射的初步量子理论

3.12.1 爱因斯坦的光发射与吸收原理

3.12.2 平衡态三种跃迁几率的公式推导

3.12.3 受光照射的原子体系量子跃迁

第4章 固体物理与半导体物理基础

4.1 固体原子周期性排列的空间描述

4.1.1 晶体原子的几何空间描述

4.1.2 晶胞、晶面的矢量表示

4.1.3 晶体的对称性

4.2 倒格矢与布里渊区

4.2.1 倒易空间的晶格描述

4.2.2 布里渊区

4.3 晶格振动的量子论描述

4.3.1 简谐振动与热容量的量子理论

4.3.2 爱因斯坦和德拜的热容量理论

4.3.3 晶格线性微振动的格波解——光学支与声学支

4.4 固体电子运动的量子论描述

4.4.1 晶体价电子运动的理论模型

4.4.2 单电子近似与布洛赫波

4.5 准自由电子近似

4.5.1 定态微扰

4.5.2 简并微扰

4.5.3 能带与布里渊区

4.6 固体能带理论的启发性概念

4.6.1 电子运动的准经典粒子模型

4.6.2 能态密度与费米面

4.6.3 外场作用下的准经典粒子（有效质量概念）

4.6.4 导体、绝缘体和半导体能带区别

4.6.5 导电机制的定性讨论

4.7 金属电子论的基本问题

4.7.1 单电子近似模型

4.7.2 金属电子的费米分布

4.7.3 低温费米能级

4.8 光场作用的固体

4.8.1 固体介质极化

4.8.2 光的散射现象

4.8.3 光的吸收

4.8.4 激子

4.9 半导体的能带结构特性

4.9.1 带隙与带边有效质量

4.9.2 常见半导体的能带结构

4.10布里渊区与能带杂质能级

……

第5章 集成光学与光纤通信基础

第6章 实用光电子器件

参考文献

《光电子器件物理学》共六章，第1章对光电器件一个多世纪的发展历程，分五个阶段做了评述；第2，3，4，5章对光电器件和光电子技术相关的物理理论作了精选和评述；第6章讲述实用光电器件原理与技术，选择当今最具代表性和正在发展中的器件作了特别论述。在浩如烟海的光电子技术中，《光电子器件物理学》给读者一种清晰的思路和深入的物理思想启发，可供大学高年级学生和研究生及光电技术科技工作者学习和工作参考。