半導體激光器能帶結構和光增益的量子理論下冊 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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郭長誌編著 著

圖書標籤:

• 半導體激光器
• 能帶結構
• 光增益
• 量子理論
• 量子力學
• 固體物理
• 光學
• 半導體物理
• 激光技術
• 材料科學

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030473806

商品編碼：10404129123

齣版時間：2016-03-01

作  者:郭長誌 編著 定  價:168 齣 版 社:科學齣版社 齣版日期:2016年03月01日 裝  幀:精裝 ISBN:9787030473806 ●總序
●第2章半導體能帶之間的躍遷
●2.3光躍遷的量子力學
●2.3.3連續能態在能級躍遷中的作用
●2.3.4帶內弛豫及其譜綫展寬
●2.3.5量子阱結構的帶間光躍遷譜
●2.3.6光躍遷動量矩陣元的計算
●2.3.7間接帶隙半導體的帶間光躍遷
●2.3.8與雜質有關的光躍遷一無七選擇定則
●2.3.9能帶的非拋物性及其影響
●2.3.10多體相互作用的能帶隙重整化
●2.3.11量子阱中的能帶混閤效應及其影響
●2.3.12大應變對增益的影響
●2.3.13應變程度的極限
●2.3.14量子阱微分增益及其作用
●2.3.15摺射率(勢壘)漸變分彆量子阱的增益
●2.3.16量子阱激光器的激射閾值
●2.4溫度對閾值的影響——T0問題
●2.4.1總論
●2.4.2俄歇復閤過程的量子理論
●部分目錄

內容簡介

本書討論瞭達到設計所需精度的量子阱、量子綫、和量子點的電子能帶和能級的量子理論和設計計算,帶間和子帶間光躍遷幾率和光增益的半徑典量子理論和設計,應變效應及其對各維能帶結構的影響、溫度效應T0問題的物理機製，特彆是俄歇復閤的量子理論及其服方案和設計,量子阱間耦閤、載流子落入和逃逸時間的理論和設計。子帶間量子級聯激光器的理論和設計，其真正優點和局限性。

好的，這是一份關於《半導體激光器能帶結構和光增益的量子理論下冊》的圖書簡介，內容聚焦於量子力學在半導體光電器件中的應用，但不直接描述該書的具體內容。 --- 《量子電子學原理與半導體光電器件》 導言：探索微觀世界的能級躍遷與宏觀器件性能 本書旨在深入剖析半導體材料的微觀量子特性如何決定其在光電器件，特彆是激光器和光發射二極管中的宏觀性能。我們專注於構建一個嚴謹的理論框架，連接量子力學基礎與實際的器件工程需求。全書的基調是理論的深度與工程應用的緊密結閤，旨在為研究人員、工程師和高年級本科生提供一個全麵的視角，理解光與物質相互作用的本質。 第一部分：半導體能帶理論的量子力學基礎 本部分首先迴顧並深化布洛赫定理在周期性晶格結構中的應用，著重探討晶格周期性對電子波函數和能帶結構的影響。我們詳細闡述瞭有效質量的概念，該概念是連接量子模型與經典半導體動力學的關鍵橋梁。 1. 周期性勢場中的電子運動： 深入探討薛定諤方程在周期性勢場中的求解方法，重點分析布洛赫波的性質及其在不同晶體對稱性下的能帶結構演化。我們詳細討論瞭範霍夫奇點（Van Hove singularities）對態密度的影響，這對於理解吸收和發射光譜至關重要。 2. 晶格振動與電子相互作用： 引入晶格振動（聲子）的量子描述，特彆是多聲子過程對電子能級的影響。分析電子-聲子散射機製，這是決定載流子弛豫時間和壽命的關鍵因素。通過費米黃金定則，量化瞭這些非輻射復閤過程的速率。 3. 摻雜與缺陷態： 探討雜質原子引入的局部勢場對能帶結構和費米能級的影響。分析施主和受主能級的量子模型，以及這些缺陷態如何作為非輻射復閤中心或陷阱態，影響器件的效率和穩定性。 第二部分：載流子動力學與輸運理論 理解半導體器件的工作機製，必須掌握載流子的輸運和弛豫過程。本部分側重於利用統計力學和量子動力學描述載流子的行為。 1. 玻爾茲曼輸運方程的建立與應用： 詳細推導在電場和溫度梯度作用下，載流子的玻爾茲曼輸運方程（BTE）。重點討論散射項的處理，特彆是載流子與聲子、雜質、載流子-載流子相互作用的量子截麵計算。通過對BTE的簡化和求解，分析漂移和擴散電流的産生機製。 2. 輻射復閤的量子過程： 從光子和電子-空穴對的角度，嚴格描述輻射復閤的微觀過程。引入愛因斯坦的自發輻射係數、受激輻射係數和吸收係數之間的關係。討論跨帶躍遷（interband transition）和帶內躍遷（intraband transition）的概率計算，並將其與能帶結構直接關聯。 3. 載流子弛豫機製的精細分析： 深入探討俄歇復閤（Auger Recombination）的機理，這在 III-V 族半導體激光器的高注入密度下尤為重要。分析俄歇過程的能量和動量守恒條件，並計算其復閤速率與載流子濃度的依賴關係。 第三部分：光與半導體係統的耦閤理論 本部分將理論的重點從純粹的載流子動力學轉嚮光子與電子-空穴準粒子在半導體腔體內的耦閤行為。 1. 量子光學基礎與半導體介質： 迴顧經典電磁場理論與量子場論的銜接點。將半導體材料視為一個具有特定介電函數和非綫性光學響應的介質。討論光的傳播、反射和摺射的量子電動力學描述。 2. 密度矩陣理論在半導體中的應用： 引入密度矩陣 formalism 來描述處於非平衡態的半導體激發態。利用密度矩陣方程描述自發輻射、受激輻射和弛豫過程的相乾性和非相乾性演化。這是分析激光器增益建立和綫寬特性的核心工具。 3. 增益譜的建立與調製： 詳細分析半導體材料在不同注入條件下，其小信號光增益譜的形狀。討論瞭量子限製效應對能帶填充（Band Filling）的影響，以及綫寬展寬機製（如帶際復閤、聲子散射）如何塑造實際的增益峰值。強調瞭峰值增益與費米能級位置的直接關係。 第四部分：從理論到器件：光電轉換效率的極限 本部分旨在將前麵建立的理論模型應用於評估實際光電器件的性能極限。 1. 速率方程組的構建： 基於輻射和非輻射復閤速率、光子産生和損耗率，推導齣描述激光器動態特性的速率方程組。分析閾值電流、效率滾降（roll-off）以及光輸齣功率的依賴關係。 2. 溫度依賴性與熱效應分析： 探討半導體材料的熱力學特性如何影響能帶結構、載流子密度和復閤速率。建立一個耦閤瞭電學、光學和熱學的模型，預測器件在不同工作溫度下的性能衰減規律。 3. 載流子限製結構對性能的優化： 討論量子阱、量子點等低維結構如何通過量子限製效應改變局域態密度和躍遷概率，從而實現更高的微分效率和更低的閾值電流密度。從能帶工程的角度審視這些結構的設計原則。 總結 本書通過嚴謹的量子力學工具，係統地闡釋瞭半導體光電器件從原子尺度到宏觀性能的轉化路徑。它不僅提供瞭理解現有技術的理論基礎，更為麵嚮未來高性能、高效率光電子器件的設計提供瞭堅實的理論支撐。閱讀本書，需要讀者具備紮實的固體物理和量子力學基礎。

評分☆☆☆☆☆

對於我而言，半導體激光器不僅僅是一種器件，更是一種融閤瞭物理學、材料學和工程學的精密結晶。在閱讀瞭關於激光器基礎知識的書籍後，我發現要真正觸及核心，必須深入瞭解其量子力學基礎。《半導體激光器能帶結構和光增益的量子理論下冊》這個書名，精準地指齣瞭我想要探究的方嚮。我非常希望書中能夠詳細解釋，半導體材料的能帶結構，例如價帶、導帶以及帶隙，是如何為激光器工作奠定基礎的。更重要的是，書中對於“光增益”的量子理論闡述，將是我學習的重點。我期望書中能深入探討，電子和空穴在能帶中的躍遷過程，以及它們是如何通過受激輻射來放大光信號的。我特彆想知道，書中會如何處理載流子濃度的影響，例如載流子散射、俄歇復閤等限製增益的因素，以及在量子理論框架下，如何描述和計算這些效應。如果書中還能涉及到半導體激光器腔的量子效應，比如模式選擇和腔損耗，那將使我對整個激光器的工作原理有更全麵的認識。這本書的下冊，對我來說，是深入理解激光器“靈魂”的關鍵。

評分☆☆☆☆☆

在我初步瞭解瞭半導體激光器的基本構造和工作流程後，我深知其背後蘊含著極其精妙的量子物理原理。《半導體激光器能帶結構和光增益的量子理論下冊》這個書名，立刻吸引瞭我。我希望這本書能帶領我進入一個更深層次的理解境界。我尤其對“能帶結構”如何影響“光增益”的機製充滿興趣。書中是否會從第一性原理齣發，闡述不同半導體材料的能帶如何形成？例如，如何通過晶格結構、原子間相互作用來描述導帶和價帶的形狀？我期待書中能夠提供嚴謹的數學推導，來解釋電子和空穴如何填充這些能帶，以及它們的能量分布如何滿足玻爾茲曼分布或費米-狄拉剋分布。關於“光增益”，我希望能看到書中詳細解釋，在量子力學尺度下，受激輻射是如何發生的，以及光子與電子-空穴對的相互作用如何實現光信號的放大。書中是否會討論，如何通過調控材料成分、摻雜濃度，或者設計特殊的量子結構（如多量子阱、量子點），來優化光增益的幅度和帶寬？這本書的下冊，對我來說，是深入探索半導體激光器微觀世界的一本必讀書籍。

評分☆☆☆☆☆

這本書在我手中，散發著一種嚴謹而深刻的學術氣息。雖然我目前對半導體激光器的理解還停留在較基礎的層麵，但《半導體激光器能帶結構和光增益的量子理論下冊》的書名就足以激發我進一步探索的欲望。我特彆關注的是“光增益”這個概念，在我的認知裏，光增益是激光器工作的核心，它意味著將激勵輸入的能量轉化為相乾光輸齣的能力。我非常期待書中能夠詳細闡述，在量子理論的框架下，半導體材料是如何實現光增益的。這其中涉及到哪些關鍵的物理過程？比如，電子-空穴復閤如何産生光子？激射的條件又是什麼？我希望書中能夠通過深入的理論分析，揭示不同材料體係（如III-V族化閤物半導體、II-VI族化閤物半導體，甚至更新的量子點材料）在光增益特性上的差異，以及這些差異背後的量子力學原因。此外，我也想瞭解，如何在理論上預測和設計具有高增益和優良性能的半導體激光器。這本書的下冊，無疑是我通往這一知識殿堂的下一站，我準備好迎接其中的挑戰和收獲。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對半導體物理和光電子學充滿熱情的學生，在學習瞭激光器的基本原理後，我深知要真正掌握這一技術，必須深入理解其底層的量子力學機製。《半導體激光器能帶結構和光增益的量子理論下冊》這本書，從書名上看，就直接切入瞭問題的核心。我迫切希望書中能夠為我打開一扇通往量子世界的大門，讓我能夠更清晰地理解電子在半導體能帶中的運動，以及它們如何與光子發生相互作用。我尤其對“能帶結構”在光增益形成中的作用感到好奇。書中是否會詳細介紹不同晶體結構和摻雜情況下，能帶是如何彎麯和形成的？這些能帶結構又如何影響電子和空穴的分布，進而影響光吸收和發射的概率？我非常期待書中能夠提供詳盡的理論推導，解釋費米-狄拉剋統計、粒子數反轉等概念在半導體激光器中的應用。如果書中還能探討一些先進的器件結構，比如量子阱激光器、量子點激光器等，並從量子理論的角度分析它們的優勢，那我將受益匪淺。這本書的下冊，對我來說，意味著一次深入的理論洗禮。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我對於激光器的工作原理，尤其是其核心的半導體器件部分，都充滿瞭好奇。接觸到《半導體激光器能帶結構和光增益的量子理論下冊》這本書，我抱持著極大的期待。盡管下冊的內容主要聚焦於量子理論的深入探討，這對我來說是一個挑戰，但我相信它會解答我心中許多關於能帶結構和光增益更深層次的疑問。我尤其好奇，書中是如何將量子力學的抽象概念，比如波函數、能量本徵態，以及海森堡不確定性原理等，巧妙地應用於解釋半導體材料內部電子和空穴的行為，並最終構建齣激光器能夠産生相乾光的基礎。下冊的書名暗示瞭其理論的深度和嚴謹性，我期待能夠從中學習到一套完整而係統的理論框架，理解不同半導體材料在量子層麵是如何影響其光電特性的，以及如何通過調控這些量子特性來優化激光器的性能。我希望能看到書中通過嚴謹的數學推導和清晰的物理圖像，揭示能帶結構與光增益之間的內在聯係，比如載流子濃度、費米能級、以及量子阱結構等因素是如何影響增益譜和閾值電流的。這本書或許會成為我深入理解半導體激光器背後復雜量子機製的一把鑰匙。