矽基光電子學 (美)周治平 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
• 光學
• 半導體
• 材料科學
• 通信
• 微電子學
• 物理
• 工程學

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齣版社： 北京大學齣版社

ISBN：9787301210062

商品編碼：29471846930

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

納米光子學的基石：微納結構光電器件的原理與應用 在信息時代飛速發展的今天，對信息傳輸速度、處理能力和能效的需求不斷攀升，這為新興的光電子技術領域帶來瞭前所未有的機遇與挑戰。微納結構光電器件，作為這一領域的關鍵組成部分，正以前所未有的速度改變著我們對光與電相互作用的認知，並深刻影響著通信、計算、傳感、能源等諸多行業的發展軌跡。本書旨在深入探討微納結構光電器件的科學原理、器件設計、製造工藝以及廣泛的應用前景，為相關領域的研究者、工程師和學生提供一份詳實且前瞻性的參考。 一、 微納結構光電器件的基礎理論：解鎖光的量子特性 理解微納結構光電器件，首先需要迴歸到光與物質相互作用的基本原理。本書將首先從量子力學的角度，深入剖析光的粒子性和波動性，以及光子在與微觀物質相互作用時所遵循的規律。我們將重點關注普朗剋常數、光子的能量與頻率關係等核心概念，並在此基礎上，闡述激子、極化激元等準粒子在半導體材料中的形成與行為。這些基礎理論不僅是理解宏觀光電器件工作機製的基石，更是設計和優化微納結構器件時不可或缺的指導。 在半導體物理方麵，我們將詳細解析載流子的産生、漂移、擴散和復閤等基本過程。特彆地，我們會強調在微納尺度下，量子尺寸效應、錶麵效應和界麵效應如何顯著改變材料的電子結構和光學特性。例如，量子阱、量子綫和量子點的形成，將導緻其能級離散化，從而産生獨特的吸收和發射光譜。我們將深入探討這些效應的物理機製，並提供相關的數學模型和計算方法，幫助讀者理解微觀尺度下的物理規律如何轉化為宏觀的器件性能。 此外，本書還將介紹電磁波的衍射、乾涉、繞射和光子晶體等基本光學現象。這些現象在微納結構設計中扮演著至關重要的角色。例如，利用衍射和乾涉原理，可以設計齣能夠精確控製光路的光柵和波導；光子晶體則能夠通過周期性調控材料的介電常數，實現對光子的“禁帶”，從而在納米尺度上實現對光流的精確控製，這對於開發新型光開關、光濾波器等器件至關重要。 二、 微納結構光電器件的設計與構建：精益求精的工藝挑戰 微納結構光電器件的設計與構建，是一門融閤瞭材料科學、物理學、工程學和精密製造的綜閤性學科。本書將詳細闡述各類微納結構的設計原則與優化策略。 在器件結構方麵，我們將重點介紹幾種代錶性的微納結構光電器件。例如，納米諧振腔，其核心在於利用微納尺度的光學結構（如介質膜堆疊、光子晶體等）形成高品質的共振模式，極大地增強光與物質的相互作用，這在提高發光效率、實現激光器小型化等方麵具有重要意義。錶麵等離激元共振器件，則利用自由電子在金屬錶麵的集體振蕩，産生與光波的強耦閤，從而實現對光的局域化和引導，這是實現超分辨成像、高靈敏度傳感的關鍵。納米天綫，則能夠有效地收集、聚焦和定嚮發射光，在光通信、無綫能量傳輸等領域展現齣巨大潛力。 在材料選擇方麵，本書將深入探討各種先進功能材料在微納光電器件中的應用。半導體量子點，由於其可調控的光學和電學性質，以及優異的發光效率，已成為LED、顯示器和生物成像等領域的明星材料。二維材料，如石墨烯、二硫化鉬等，憑藉其特殊的電子和光學特性，為開發新型光電探測器、光調製器和柔性電子器件提供瞭新的可能。介電材料和金屬材料，在構建納米諧振腔、光子晶體和錶麵等離激元器件中，其精確的介電常數和等離激元響應至關重要。我們將詳細介紹這些材料的物理特性、製備方法以及在不同器件中的作用。 在製造工藝方麵，本書將係統介紹當前主流的微納加工技術。光刻技術，包括紫外光刻、電子束光刻和納米壓印等，是實現高精度圖形轉移的關鍵。我們將深入分析不同光刻技術的原理、分辨率極限和適用範圍。刻蝕技術，如乾法刻蝕（反應離子刻蝕RIE）和濕法刻蝕，是實現材料選擇性去除、形成三維微納結構的必要手段。我們將討論刻蝕的選擇性、各嚮異性以及對器件性能的影響。薄膜沉積技術，如物理氣相沉積（PVD）和化學氣相沉積（CVD），是製備高質量功能薄膜的基礎。我們將重點介紹原子層沉積（ALD）等能夠實現原子級精度控製的先進技術。自組裝技術，則通過控製分子間相互作用，實現納米結構的自發形成，為大規模、低成本的微納器件製造提供瞭新思路。 三、 微納結構光電器件的應用展望：革新未來的無限可能 微納結構光電器件的崛起，正在以前所未有的方式重塑著科技的邊界，並在眾多領域展現齣巨大的應用潛力。 在光通信領域，微納結構器件為實現超高速、大容量的光信號傳輸提供瞭可能。微型化光調製器，能夠實現GHz甚至THz量級的調製速率，顯著提升通信帶寬。高效的納米發光器件，如量子點LED，有望取代傳統的LED，實現更寬的色域和更高的能效，應用於顯示技術和照明領域。集成光波導和光開關，則能夠實現光信號的靈活路由和管理，構建更為緊湊和高效的光芯片。 在信息處理和計算領域，光子的並行性和高速度使其成為替代電子的理想載體。光邏輯門和光存儲器件，基於微納結構的光學非綫性效應，有望實現基於光的計算，突破傳統電子計算的瓶頸。量子計算，作為下一代計算範式，其核心單元——量子比特的實現，也離不開精確控製光與物質相互作用的微納光電器件。 在傳感和成像領域，微納結構光電器件展現齣前所未有的靈敏度和分辨率。錶麵等離激元共振傳感器，能夠極大地增強與分析物的相互作用，實現對痕量物質的超靈敏檢測，在生物醫學診斷、環境監測等方麵具有廣闊應用前景。納米光學成像技術，如近場掃描光學顯微鏡（NSOM），能夠突破衍射極限，實現對納米尺度結構的成像。 在能源領域，微納結構光電器件也在推動綠色能源技術的革新。高效的太陽能電池，通過優化光吸收、載流子分離和傳輸，提高能量轉換效率。光催化器件，利用微納結構的光學和催化特性，實現高效的太陽能製氫或二氧化碳還原。 本書的最後部分，將對微納結構光電器件的未來發展趨勢進行展望。我們將探討新材料的探索、器件集成化與模塊化、智能化控製以及與人工智能的融閤等前沿方嚮。我們相信，隨著科學技術的不斷進步，微納結構光電器件必將在未來的科技革命中扮演越來越重要的角色，深刻改變我們的生活方式和社會形態。 本書力求在理論深度、技術廣度和應用前瞻性之間取得平衡，為讀者勾勒齣一幅全麵而生動的微納結構光電器件發展藍圖。我們希望通過此書，激發更多研究者和工程師投身於這一激動人心的領域，共同開創光電子學的新紀元。

評分☆☆☆☆☆

這本書的包裝和設計都相當大氣，封麵采用瞭深邃的藍色背景，上麵是抽象的光綫和電路闆的結閤圖案，很有科技感。書的紙張質量也很好，觸感細膩，印刷清晰，即使是細小的公式和圖錶也能看得清楚。拿到手的時候就能感受到這是一本認真製作的書籍，而不是那種粗製濫造的快餐讀物。它適閤放在書架上，不僅僅作為知識的來源，也是一件有品位的擺設。我特彆喜歡它裝幀的細節，比如書脊處的燙金文字，以及內頁的排版布局，都顯得十分專業和考究。雖然我還沒有深入閱讀，但從其外在錶現來看，已經對作者在內容上的嚴謹性和專業性有瞭初步的期待。

評分☆☆☆☆☆

從整體的設計風格來看，這本書似乎在追求一種學術的嚴謹與現代科技的融閤。封麵設計並非簡單堆砌元素，而是通過抽象的視覺語言，暗示著矽基光電子學連接著物質世界與信息世界的奇妙旅程。書中的插圖和圖錶，我猜想會是清晰、準確且具有很強的示意性，能夠有效地輔助理解復雜的概念。我尤其期待書中能夠提供一些對前沿研究的梳理，比如在量子點、光子晶體等與矽基光電子學交叉領域的研究進展。當然，對於該領域的基礎理論，例如半導體物理、光波導理論、電磁學原理等，我也希望得到係統性的介紹，以便能夠更好地理解其在矽基平颱上的實現。

評分☆☆☆☆☆

我注意到這本書的作者是周治平教授，這位學者在光電子學領域的研究成果卓著。這讓我對這本書的內容充滿瞭信心。我希望書中能夠深入剖析矽基光電子技術的核心挑戰，例如如何在矽基材料上實現高效的光信號産生、傳輸和檢測。特彆是對於矽基激光器，如何剋服其固有的效率瓶頸，以及如何實現與現有CMOS工藝的兼容，這些都是我非常感興趣的課題。另外，我對於書中是否會涉及光子集成電路的版圖設計、器件建模以及測試測量等方麵的內容也抱有期待。如果書中能夠提供一些實際的案例分析，或者對一些經典研究進行深入解讀，那將對我的學習大有裨益。

評分☆☆☆☆☆

讀完封麵和簡介，我感覺這本書的定位非常清晰，旨在為讀者構建一個關於矽基光電子學的知識體係。我猜測書中會首先從基礎概念入手，解釋矽作為光電子材料的優勢和劣勢，以及與其相關的物理原理。隨後，可能會詳細介紹各種矽基光電子器件的結構、工作原理和性能特點，例如矽基探測器、調製器、光開關等等。我尤其關心書中對於矽基集成光路的設計方法和製造工藝的論述。畢竟，將多種光學元件集成到一個芯片上是實現高性能和低成本的關鍵。如果書中還能提及一些矽基光電子學在數據中心、人工智能、生物傳感等領域的最新應用動態，那就更加完美瞭。

評分☆☆☆☆☆

我對於周治平教授的這部作品，抱著極大的學習熱情。作為在光電子學領域有著深厚造詣的學者，他的著作無疑是該領域的重要參考。我期待書中能夠深入探討矽基光電子器件的最新進展，特彆是關於其集成化、小型化和高性能化的關鍵技術。例如，在矽基激光器、矽基探測器以及矽基調製器等方麵的理論突破和實驗成果，希望能得到詳盡的闡述。同時，我也非常關注矽基光電子學在通信、計算、傳感等領域的應用前景，書中是否能提供一些前瞻性的分析和案例研究，將會 greatly enhance its value. 另外，對於新手來說，如何建立起對矽基光電子學的整體認知，以及理解其核心原理，也是我非常關心的一點。