硅基光电子学 9787301210062 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美周治平 著

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• 硅光子学
• 集成光子学
• 光通信
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• 材料科学
• 物理学
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出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301210062

商品编码：29657813397

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 硅中光子与电子空穴的相互作用 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：操控光子的革命》 内容简介： 《纳米光子学：操控光子的革命》一书深入探索了纳米尺度下光与物质相互作用的迷人世界，揭示了如何通过精确设计和操控纳米结构来控制光子的行为，从而开启了前所未有的应用前景。本书全面而详尽地阐述了纳米光子学的基本原理、核心技术、前沿研究以及未来发展方向，为读者提供了一个系统、深入的学习和研究平台。 第一章：纳米光子学的基石——光与物质的微观对话 本章将从最基础的物理原理出发，详细介绍光的波动性和粒子性，以及它们在纳米尺度下的独特表现。我们将深入探讨电磁场的量子化概念，以及光子作为基本粒子如何在纳米结构中与电子、原子等相互作用。 光的本质与量子化： 讲解光波的概念，包括频率、波长、相位和偏振等基本属性。深入阐述普朗克量子假说，以及爱因斯坦对光电效应的解释，引出现代对光的理解——光子。我们将讨论光子能量、动量以及其在与物质相互作用中的角色。 纳米尺度下的光学现象： 介绍在纳米尺度下，经典光学理论的局限性，以及量子效应的重要性。我们将重点关注表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）的产生、传播和局域化现象。SPPs作为一种光与自由电子集体振荡耦合形成的横电磁波，在金属纳米结构表面传播，具有强大的电磁场增强效应和纳米尺度的局域化能力，是纳米光子学中的核心概念之一。 光与物质相互作用的机制： 深入剖析光子与物质在纳米尺度下的耦合机制，包括吸收、散射、衍射、折射、反射等基本光学过程。重点介绍量子相干性、共振现象、非线性光学效应等在纳米结构中的体现。我们将探讨金属、介质、半导体等不同材料在纳米结构中的光学特性，以及这些特性如何通过结构设计得以调控。 电子-光子耦合： 详细介绍电子在纳米材料中的运动如何与光子相互作用，以及这种耦合如何影响材料的光学响应。例如，在半导体量子点中，电子-空穴对（激子）的形成和跃迁过程与光子的吸收和发射密切相关。 第二章：纳米光子器件的设计与制造——精雕细琢的微观世界 本章将聚焦于纳米光子器件的构思、设计和制造过程，介绍实现对光子精确操控的关键技术和挑战。 纳米结构的构建技术： 详细介绍各种先进的纳米加工技术，包括但不限于： 光刻技术（Photolithography）： 从传统的紫外光刻到极紫外光刻（EUV），再到电子束光刻（EBL）和聚焦离子束（FIB）等高精度技术，逐一介绍其原理、优缺点以及在纳米光子器件制造中的应用。 自组装技术（Self-assembly）： 讲解利用分子间作用力或物理化学原理，使纳米材料自发形成有序结构的策略，例如纳米颗粒的阵列化、块体共聚物的形成等。 纳米压印技术（Nanoimprint Lithography）： 介绍通过物理压印方式将纳米图案转移到基底表面的技术，具有成本效益高、易于大规模生产的优点。 化学合成与修饰： 阐述通过化学方法精确控制纳米颗粒的大小、形状、成分以及表面性质，从而实现其独特光学性能的方法。 纳米光子器件的设计理念： 介绍基于纳米光子学原理设计各类功能器件的策略，包括： 表面等离激元器件： 设计能够产生、引导和操控SPPs的金属纳米结构，例如纳米天线、纳米波导、光栅等，用于信号增强、光限制和信息传输。 光子晶体（Photonic Crystals）： 讲解周期性纳米结构如何通过布拉格衍射（Bragg Diffraction）形成光子带隙，从而实现对光的选择性反射或透射，用于制造高效的光学滤波器、谐振腔和波导。 超材料（Metamaterials）： 介绍通过人工设计具有亚波长尺度的周期性结构，实现自然界材料无法具备的负折射率、完美吸收等奇异光学特性的概念。 纳米光子集成： 讨论如何将不同的纳米光子功能单元集成到一个芯片上，实现复杂的光学信息处理和传感功能。 材料选择与优化： 讨论在纳米光子器件设计中，如何根据应用需求选择合适的材料（金属、介质、半导体、有机材料等），以及如何通过材料的掺杂、复合、合金化等手段优化其光学性能。 第三章：纳米光子学的应用前景——点亮未来的无限可能 本章将深入探讨纳米光子学在各个领域带来的革命性应用，展现其广阔的市场潜力和深远的影响。 信息技术领域： 超高速光通信： 利用纳米光子波导、调制器和探测器，实现信息传输速率的指数级提升，突破传统电子器件的瓶颈。 光计算（Optical Computing）： 探索利用光子的并行处理能力和低能耗特性，构建新型的光计算单元和架构，实现比电子计算更强大的处理能力。 数据存储： 开发基于纳米结构的光存储技术，实现更高密度、更快速度的数据记录和读取。 量子信息技术： 利用纳米结构中的单光子源、光子纠缠以及量子门操作，构建高性能的量子通信和量子计算系统。 传感与检测领域： 高灵敏度生物传感器： 利用纳米结构对生物分子的特异性识别和信号放大能力，实现对疾病标志物、污染物等的超早期、高精度检测。 化学传感器： 开发基于纳米光子的气体传感器、液体传感器，用于环境监测、工业过程控制和食品安全检测。 医学诊断与成像： 探索纳米光子技术在医学影像（如单分子成像、深层组织成像）和光动力疗法中的应用。 能源领域： 高效太阳能电池： 利用纳米结构优化光的吸收和电荷分离效率，提高太阳能的转化率。 光催化： 结合纳米光子和催化剂，实现高效的光催化反应，用于水分解制氢、污染物降解等。 其他交叉领域： 先进显示技术： 开发基于纳米光子原理的新型显示器，实现更高的分辨率、更鲜艳的色彩和更低的能耗。 光学制造与加工： 利用纳米光子技术实现超精密加工和三维微纳结构的构建。 生物医学工程： 探索纳米光子学在药物递送、组织工程和神经接口等方面的应用。 第四章：纳米光子学的未来展望与挑战——迈向更广阔的光明 本章将对纳米光子学的未来发展趋势进行预测，并深入探讨当前面临的挑战以及未来研究的重点方向。 理论研究的深化： 随着计算能力的提升，将能够构建更精确的光子模拟模型，深入理解复杂纳米结构中的光学现象，并预测新型材料和器件的性能。 新材料的探索： 寻找具有更优异光学性能、更易于加工且成本更低的新型纳米材料，例如二维材料（石墨烯、过渡金属硫化物）、钙钛矿材料等，将是重要的研究方向。 器件性能的提升： 进一步提高纳米光子器件的效率、带宽、信噪比和稳定性，使其能够满足更严苛的应用需求。 集成与互联： 实现不同功能纳米光子器件的无缝集成，构建复杂的光子芯片，以及实现芯片与芯片、芯片与外部系统的光互联，是实现大规模应用的关键。 制造工艺的突破： 发展更快速、更经济、更可控的纳米制造技术，为纳米光子器件的大规模商业化生产奠定基础。 基础科学与应用结合： 加强基础研究与工程应用的紧密结合，快速将实验室的科研成果转化为实际产品，推动纳米光子学产业的蓬勃发展。 面临的挑战： 讨论纳米光子学在制造成本、集成难度、功耗管理、环境稳定性以及与现有技术兼容性等方面仍面临的挑战。 结语： 《纳米光子学：操控光子的革命》不仅是一本介绍纳米光子学知识的书籍，更是一扇通往未来科技大门的钥匙。通过本书，读者将能够深刻理解纳米光子学如何从微观世界出发，颠覆我们对光的认知，并最终重塑信息、能源、健康等众多关键领域，点亮一个更加智能、高效、美好的未来。本书适合对纳米光子学感兴趣的本科生、研究生、科研人员以及相关领域的工程师阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表质量简直是视觉上的享受。在这个充斥着低分辨率扫描件和模糊草图的时代，能看到如此精美的光学结构示意图和性能曲线图，实属难得。每一张图都经过精心设计，信息密度高却不显杂乱，配色方案清晰地突出了关键的物理过程。更难能可贵的是，作者在引用经典文献的同时，也巧妙地融入了许多具有时代前沿性的新进展。它不是一本停留在上个世纪经典理论的复述，而是紧紧跟随着半导体材料和光刻技术进步的步伐。我个人尤其欣赏它在某一章节中对新型异质结设计的深入探讨，那里的理论推导与最新的器件结构完美契合，展现了极强的时代感。这本书的装帧和印刷质量也体现了出版社的匠心，拿在手上，分量感和品质感十足，绝对是值得收藏的实体书。

评分☆☆☆☆☆

读完这本厚重的著作，最大的感受就是，作者显然是一位在实践一线摸爬滚打了多年的老兵，他的文字里充满了对工程细节的执着和对实验中可能遇到的陷阱的深刻洞察。这本书最宝贵的地方，不在于那些耳熟能详的基础理论，而是在于那些“只有做过的人才懂”的细微之处。比如，在讨论薄膜沉积工艺对器件性能影响时，作者没有停留在理想化的模型层面，而是详尽地分析了晶圆边缘效应、表面粗糙度参数对光子损耗的实际贡献，甚至还提到了特定清洗步骤中溶剂残留可能导致的界面态密度变化。这种对“工艺即科学”的理解，让这本书读起来一点也不干涩，反而充满了烟火气和实战性。它更像是一本高级工程师的内部参考手册，而不是冷冰冰的学术论文集。对于那些试图将理论成果转化为实际产品的工程师们来说，这本书提供的“经验值”是无可替代的财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对是教科书级别的鸿篇巨制，内容组织得极其严谨，从基础概念的引入到前沿技术的剖析，层次分明，逻辑性强得让人不得不佩服作者的功力。我特别喜欢它在处理复杂物理原理时，那种化繁为简，深入浅出的叙事方式。很多涉及半导体物理和电磁场耦合的部分，原本是令人生畏的难点，但作者似乎总能找到最直观的类比和最清晰的数学推导路径，让人在不知不觉中就掌握了核心精髓。它不仅仅是知识的堆砌，更像是一张详尽的导航图，指引着读者穿越理论的迷雾，直达光电子器件设计的腹地。如果你是这个领域的初学者，它能为你打下坚不可摧的理论基础；即便是资深研究人员，翻阅其中关于最新器件架构的章节时，也会有茅塞顿开之感。这种百科全书式的广度与硕士研究生教材般的深度完美结合，使得这本书在同类著作中显得独树一帜，其参考价值和学术地位毋庸置疑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格非常具有启发性，它似乎在与读者进行一场高水平的“学术对话”。作者并没有用那种居高临下的说教口吻，而是更像一位资深同行在分享他的研究心得和对领域未来走向的判断。在讨论一些尚未完全解决的科学难题时，作者坦诚地指出了现有模型的局限性，并提出了几种富有洞察力的未来研究方向，这极大地激发了我的创新思维。例如，在对光通信模块的性能瓶颈分析时，作者的探讨远超出了传统的增益和噪声限制，深入到材料的本征非线性效应在超高速调制下的表现，视角非常开阔。这种鼓励批判性思考、引导读者参与到科学前沿探索中的写作手法，使得这本书的阅读体验非常积极和动态，让人感觉自己不仅仅是在学习知识，更是在参与一场正在进行的科学革命。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的阅读门槛确实不低，它对读者的预备知识有着较高的要求，仿佛是为已经具备扎实固体物理基础的研究生量身定做的。初次接触时，我甚至需要频繁地查阅其他关于量子力学和波动光学的基础教材来辅助理解某些章节的数学推导。然而，一旦跨过最初的门槛，随之而来的知识回报是巨大的。作者在构建理论框架时，采取的是一种自上而下的严谨路线，每一步论证都建立在前文无可辩驳的结论之上。这种高度的内在一致性和逻辑的无懈可击，使得我在阅读过程中几乎没有产生任何概念上的混淆。它迫使读者以一种更加结构化和系统化的方式去思考光电转换的本质问题，而不是满足于表面的现象描述。对于那些追求学术深度，不畏惧挑战复杂数学工具的读者，这本书将是您学术生涯中不可或缺的灯塔。