硅基光电子学 (美)周治平 9787301210062 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美周治平 著

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出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301210062

商品编码：29471846930

包装：平装

出版时间：2012-08-01

图书基本信息
图书名称	硅基光电子学
作者	(美)周治平
定价	54.00元
出版社	北京大学出版社
ISBN	9787301210062
出版日期	2012-08-01
字数
页码
版次	1
装帧	平装
开本	16开
商品重量	0.481Kg

内容简介

《硅基光电子学》是编者(周治平)在微纳光电子领域多年研究和教学基础上完成的。系统描述了硅基光电子学的基础理论、器件原理、及应用前景。全书共10章。-3章讲述了硅基光电子学的起源及所需的基本知识；第4章介绍了硅基无源器件；第5-8章为硅基有源器件，包括光源、调制器、探测器、表面等离子体激元器件等；第9章介绍器件工艺和系统集成；0章探讨了硅基光电子学的应用。《硅基光电子学》可作为高等院校电子学、光电子学、物理电子学、微电子与固体电子学、通信与信息系统、计算机技术等专业高年级本科生和研究生相关课程的教材。对于在相关领域内工作的研究人员和工程技术人员，本书也是一本有用的参考书。

作者简介

目录

章 绪论 1.1 从微电子到光电子 1.2 硅基光电子学的发展 1.3 硅基光电子学的应用 1.4 总结 参考文献第二章 硅中光子与电子的相互作用 2.1 波动光学与光子光学 2.2 半导体能带结构 2.3 硅基光子晶体带隙结构 2.4 硅中光子与电子空的相互作用 参考文献第三章 硅基光波导 3.1 电磁理论基础 3.2 光波导基本理论 3.3 波导耦合理论 3.4 SOI光波导 参考文献第四章 硅基无源器件 4.1 光栅器件 4.2 光子晶体平板波导 4.3 多模干涉耦合器 4.4阵列波导光栅 4.5 微环谐振腔 4.6 总结 参考文献第五章 硅基光源 5.1 光发射的基础理论 5.2 硅放大的限制 5.3 硅基发光材料 5.4 硅基发光二极管 5.5 硅基激光器 5.6 总结 参考文献第六章 硅基光学调制 6.1光学调制原理 6.2 光学调制评价 6.3 硅基电光调制 6.4 硅基热光调制 6.5 硅基声光调制 参考文献第七章 硅基光电探测器 7.1 光电探测器的基本原理 7.2 光电探测器的特性和结构 7.3 硅光电探测器 7.4 锗硅光电探测器 7.5总结 参考文献第八章 硅基表面等离子激元器件 8.1 表面等离子激元概述 8.2 表面等离子激元局域增强特性 8.3 表面等离子体激元器件 8.4 总结 参考文献第九章 硅基光电子器件工艺与系统集成 9.1 平面工艺 9.2 薄膜制备 9.3 光刻技术 9.4 刻蚀技术 9.5 系统集成 9.6 总结 参考文献第十章 硅基光电子学的应用 10.1 光互连——集成高速硅基互连芯片 10.2光通信——集成100Gbit/s相干传输芯片 10.3 光传感——集成光学传感片上系统芯片 10.4 太阳能电池参考文献

编辑推荐

周治平编著的《硅基光电子学》是中外物理学精品书系之一。本书共十章节，内容包括绪论、硅中光子与电子的相互作用、硅基光波导、硅基无源器件、硅基光源、硅基光学调制、硅基光电探测器、硅基表面等离子激元器件等。本书可作为高等院校电子学、光电子学、物理电子学、微电子与固体电子学、通信与信息系统、计算机技术等专业高年级本科生和研究生相关课程的教材。

文摘

序言

纳米光子学的基石：微纳结构光电器件的原理与应用 在信息时代飞速发展的今天，对信息传输速度、处理能力和能效的需求不断攀升，这为新兴的光电子技术领域带来了前所未有的机遇与挑战。微纳结构光电器件，作为这一领域的关键组成部分，正以前所未有的速度改变着我们对光与电相互作用的认知，并深刻影响着通信、计算、传感、能源等诸多行业的发展轨迹。本书旨在深入探讨微纳结构光电器件的科学原理、器件设计、制造工艺以及广泛的应用前景，为相关领域的研究者、工程师和学生提供一份详实且前瞻性的参考。 一、 微纳结构光电器件的基础理论：解锁光的量子特性 理解微纳结构光电器件，首先需要回归到光与物质相互作用的基本原理。本书将首先从量子力学的角度，深入剖析光的粒子性和波动性，以及光子在与微观物质相互作用时所遵循的规律。我们将重点关注普朗克常数、光子的能量与频率关系等核心概念，并在此基础上，阐述激子、极化激元等准粒子在半导体材料中的形成与行为。这些基础理论不仅是理解宏观光电器件工作机制的基石，更是设计和优化微纳结构器件时不可或缺的指导。 在半导体物理方面，我们将详细解析载流子的产生、漂移、扩散和复合等基本过程。特别地，我们会强调在微纳尺度下，量子尺寸效应、表面效应和界面效应如何显著改变材料的电子结构和光学特性。例如，量子阱、量子线和量子点的形成，将导致其能级离散化，从而产生独特的吸收和发射光谱。我们将深入探讨这些效应的物理机制，并提供相关的数学模型和计算方法，帮助读者理解微观尺度下的物理规律如何转化为宏观的器件性能。 此外，本书还将介绍电磁波的衍射、干涉、绕射和光子晶体等基本光学现象。这些现象在微纳结构设计中扮演着至关重要的角色。例如，利用衍射和干涉原理，可以设计出能够精确控制光路的光栅和波导；光子晶体则能够通过周期性调控材料的介电常数，实现对光子的“禁带”，从而在纳米尺度上实现对光流的精确控制，这对于开发新型光开关、光滤波器等器件至关重要。 二、 微纳结构光电器件的设计与构建：精益求精的工艺挑战 微纳结构光电器件的设计与构建，是一门融合了材料科学、物理学、工程学和精密制造的综合性学科。本书将详细阐述各类微纳结构的设计原则与优化策略。 在器件结构方面，我们将重点介绍几种代表性的微纳结构光电器件。例如，纳米谐振腔，其核心在于利用微纳尺度的光学结构（如介质膜堆叠、光子晶体等）形成高品质的共振模式，极大地增强光与物质的相互作用，这在提高发光效率、实现激光器小型化等方面具有重要意义。表面等离激元共振器件，则利用自由电子在金属表面的集体振荡，产生与光波的强耦合，从而实现对光的局域化和引导，这是实现超分辨成像、高灵敏度传感的关键。纳米天线，则能够有效地收集、聚焦和定向发射光，在光通信、无线能量传输等领域展现出巨大潜力。 在材料选择方面，本书将深入探讨各种先进功能材料在微纳光电器件中的应用。半导体量子点，由于其可调控的光学和电学性质，以及优异的发光效率，已成为LED、显示器和生物成像等领域的明星材料。二维材料，如石墨烯、二硫化钼等，凭借其特殊的电子和光学特性，为开发新型光电探测器、光调制器和柔性电子器件提供了新的可能。介电材料和金属材料，在构建纳米谐振腔、光子晶体和表面等离激元器件中，其精确的介电常数和等离激元响应至关重要。我们将详细介绍这些材料的物理特性、制备方法以及在不同器件中的作用。 在制造工艺方面，本书将系统介绍当前主流的微纳加工技术。光刻技术，包括紫外光刻、电子束光刻和纳米压印等，是实现高精度图形转移的关键。我们将深入分析不同光刻技术的原理、分辨率极限和适用范围。刻蚀技术，如干法刻蚀（反应离子刻蚀RIE）和湿法刻蚀，是实现材料选择性去除、形成三维微纳结构的必要手段。我们将讨论刻蚀的选择性、各向异性以及对器件性能的影响。薄膜沉积技术，如物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD），是制备高质量功能薄膜的基础。我们将重点介绍原子层沉积（ALD）等能够实现原子级精度控制的先进技术。自组装技术，则通过控制分子间相互作用，实现纳米结构的自发形成，为大规模、低成本的微纳器件制造提供了新思路。 三、 微纳结构光电器件的应用展望：革新未来的无限可能 微纳结构光电器件的崛起，正在以前所未有的方式重塑着科技的边界，并在众多领域展现出巨大的应用潜力。 在光通信领域，微纳结构器件为实现超高速、大容量的光信号传输提供了可能。微型化光调制器，能够实现GHz甚至THz量级的调制速率，显著提升通信带宽。高效的纳米发光器件，如量子点LED，有望取代传统的LED，实现更宽的色域和更高的能效，应用于显示技术和照明领域。集成光波导和光开关，则能够实现光信号的灵活路由和管理，构建更为紧凑和高效的光芯片。 在信息处理和计算领域，光子的并行性和高速度使其成为替代电子的理想载体。光逻辑门和光存储器件，基于微纳结构的光学非线性效应，有望实现基于光的计算，突破传统电子计算的瓶颈。量子计算，作为下一代计算范式，其核心单元——量子比特的实现，也离不开精确控制光与物质相互作用的微纳光电器件。 在传感和成像领域，微纳结构光电器件展现出前所未有的灵敏度和分辨率。表面等离激元共振传感器，能够极大地增强与分析物的相互作用，实现对痕量物质的超灵敏检测，在生物医学诊断、环境监测等方面具有广阔应用前景。纳米光学成像技术，如近场扫描光学显微镜（NSOM），能够突破衍射极限，实现对纳米尺度结构的成像。 在能源领域，微纳结构光电器件也在推动绿色能源技术的革新。高效的太阳能电池，通过优化光吸收、载流子分离和传输，提高能量转换效率。光催化器件，利用微纳结构的光学和催化特性，实现高效的太阳能制氢或二氧化碳还原。 本书的最后部分，将对微纳结构光电器件的未来发展趋势进行展望。我们将探讨新材料的探索、器件集成化与模块化、智能化控制以及与人工智能的融合等前沿方向。我们相信，随着科学技术的不断进步，微纳结构光电器件必将在未来的科技革命中扮演越来越重要的角色，深刻改变我们的生活方式和社会形态。 本书力求在理论深度、技术广度和应用前瞻性之间取得平衡，为读者勾勒出一幅全面而生动的微纳结构光电器件发展蓝图。我们希望通过此书，激发更多研究者和工程师投身于这一激动人心的领域，共同开创光电子学的新纪元。

评分☆☆☆☆☆

这本书的包装和设计都相当大气，封面采用了深邃的蓝色背景，上面是抽象的光线和电路板的结合图案，很有科技感。书的纸张质量也很好，触感细腻，印刷清晰，即使是细小的公式和图表也能看得清楚。拿到手的时候就能感受到这是一本认真制作的书籍，而不是那种粗制滥造的快餐读物。它适合放在书架上，不仅仅作为知识的来源，也是一件有品位的摆设。我特别喜欢它装帧的细节，比如书脊处的烫金文字，以及内页的排版布局，都显得十分专业和考究。虽然我还没有深入阅读，但从其外在表现来看，已经对作者在内容上的严谨性和专业性有了初步的期待。

评分☆☆☆☆☆

我对于周治平教授的这部作品，抱着极大的学习热情。作为在光电子学领域有着深厚造诣的学者，他的著作无疑是该领域的重要参考。我期待书中能够深入探讨硅基光电子器件的最新进展，特别是关于其集成化、小型化和高性能化的关键技术。例如，在硅基激光器、硅基探测器以及硅基调制器等方面的理论突破和实验成果，希望能得到详尽的阐述。同时，我也非常关注硅基光电子学在通信、计算、传感等领域的应用前景，书中是否能提供一些前瞻性的分析和案例研究，将会 greatly enhance its value. 另外，对于新手来说，如何建立起对硅基光电子学的整体认知，以及理解其核心原理，也是我非常关心的一点。

评分☆☆☆☆☆

读完封面和简介，我感觉这本书的定位非常清晰，旨在为读者构建一个关于硅基光电子学的知识体系。我猜测书中会首先从基础概念入手，解释硅作为光电子材料的优势和劣势，以及与其相关的物理原理。随后，可能会详细介绍各种硅基光电子器件的结构、工作原理和性能特点，例如硅基探测器、调制器、光开关等等。我尤其关心书中对于硅基集成光路的设计方法和制造工艺的论述。毕竟，将多种光学元件集成到一个芯片上是实现高性能和低成本的关键。如果书中还能提及一些硅基光电子学在数据中心、人工智能、生物传感等领域的最新应用动态，那就更加完美了。

评分☆☆☆☆☆

我注意到这本书的作者是周治平教授，这位学者在光电子学领域的研究成果卓著。这让我对这本书的内容充满了信心。我希望书中能够深入剖析硅基光电子技术的核心挑战，例如如何在硅基材料上实现高效的光信号产生、传输和检测。特别是对于硅基激光器，如何克服其固有的效率瓶颈，以及如何实现与现有CMOS工艺的兼容，这些都是我非常感兴趣的课题。另外，我对于书中是否会涉及光子集成电路的版图设计、器件建模以及测试测量等方面的内容也抱有期待。如果书中能够提供一些实际的案例分析，或者对一些经典研究进行深入解读，那将对我的学习大有裨益。

评分☆☆☆☆☆

从整体的设计风格来看，这本书似乎在追求一种学术的严谨与现代科技的融合。封面设计并非简单堆砌元素，而是通过抽象的视觉语言，暗示着硅基光电子学连接着物质世界与信息世界的奇妙旅程。书中的插图和图表，我猜想会是清晰、准确且具有很强的示意性，能够有效地辅助理解复杂的概念。我尤其期待书中能够提供一些对前沿研究的梳理，比如在量子点、光子晶体等与硅基光电子学交叉领域的研究进展。当然，对于该领域的基础理论，例如半导体物理、光波导理论、电磁学原理等，我也希望得到系统性的介绍，以便能够更好地理解其在硅基平台上的实现。