半导体光子学 - 大纲

教学目的、要求：本课程为微电子学、物理电子和凝聚态物理专业研究生的专业课。在学习《半导体物理》和《半导体器件物理》的基础上描述半导体光子学和半导体光子器件，着重解释半导体光子学原理和光子器件的结构与特性，以求对光子器件（量子阱激光器、探测器、光电集成等）有深入的了解,为进入研究所从事相关研究打下坚实的基础。

预修课程：固体物理、半导体物理

主要内容

第一章 引言 1.1 半导体光子学发展史 1.2 半导体光子学的现状和发展趋势 1.3 本课程内容 第二章 半导体异质结构物理和材料 2.1 异质结的概念 2.2 安德森（Anderson）能带模型 2.2.1 突变异质结 2.2.2 同型突变异质结 2.2.3 缓变异质结 2.3晶格匹配、应变、界面态 2.4 异质结材料 2.4.1 典型半导体材料的物理参数 2.4.2 AlGaAs/GaAs异质结 2.4.3 InGaAsP/InP异质结 2.4.4 InGaN/GaN异质结 2.4.5 SiGe/Si异质结 第三章 介质波导 3.1 电磁场理论 3.2 波动方程 3.3 平板介质波导 3.3.1 对称波导 3.3.2 偶阶TE模式 3.3.3 奇阶TE模式 3.4 半导体材料的折射率 3.4.1 折射率同组分的关系 3.4.2 折射率同光子能量和载流子浓度的关系 3.4.3 折射率n随温度的变化 第四章 半导体激光器基础 4.1 辐射复合和非辐射复合 4.1.1 辐射复合 4.1.2 非辐射复合 4.2 半导体中的光发射 4.2.1 自发辐射 4.2.2 受激辐射 4.3 光吸收 4.3.1 几种光吸收 4.3.2 带间跃迁光吸收 4.3.3 自由载流子光吸收 4.4 光增益谱 第五章 半导体激光器的基本结构和特性 5.1 激光器的分类 5.2 激光二极管的基本结构 5.2.1 x方向的载流子限制和光限制 5.2.2 y方向的载流子限制和光限制 5.3 光限制因子 5.4 激光二极管的特性 5.4.1 阀值特性 5.4.2激光二极管的效率 5.4.3激光二极管的远场特性 5.4.4激光二极管的模式特性 第六章 分布反馈激光器、量子阱激光器和垂直腔面发射激光器 6.1 DFB（分布反馈激光）激光器 6.1.1 器件结构 6.1.2 耦合波理论 6.1.3 DFB 激光器的特性 6.2 QW（量子阱）激光器 6.2.1 超晶格与量子阱 6.2.2 量子化能级和子带 6.2.3 阶梯状态密度分布 6.2.4 量子阱激光器工作原理 6.2.5 单量子阱(SQW)和多量子阱(MSQ) 6.2.6 量子阱激光器的特性 6.3 VCSEL（垂直腔面发射激光器） 6.3.1 多层介质膜的反射率 6.3.2 阀值电流 6.3.3 量子效率 6.3.4 纵模行为 第七章 探测器 7.1 光电探测器的材料 7.2 探测器结构和工作原理 7.2.1 PIN 7.2.2 APD 7.2.3 MSM 7.3 探测器性能 7.3.1 响应度 7.3.2 信噪比和暗电流 7.3.3 响应时间 7.3.4 雪崩倍增噪声 第八章 异质结构的半导体光波导器件 8.1 引言 8.2 AWG 8.2.1 AWG工作原理 8.2.2 AWG 器件结构 8.2.3 AWG特性 8.3 光波导开关 8.3.1 光波导开关结构 8.3.2 光波导开关特性 8.4 其它光波导器件 第九章 半导体光电子集成 9.1 引言 9.2 几种半导体光电子集成结构 9.3半导体光电子集成特性 9.4 半导体光电子集成发展趋势

讲师：余金中 研究员

专业：电子科学与技术

观看网址：https://v.ucas.ac.cn/course/CourseIndex.do?menuCode=2&courseid=16110

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