半導體光譜和光學性質（第三版）

目錄
第一章 半導體的光學常數 1
1.1 半導體的光學常數及其相互關系 1
1.2 一定厚度片狀樣品透射比和反射比的表達式 10
1.2.1 光電磁波從真空或空氣入射到固體表面的反射和透射 10
1.2.2 一定厚度片狀樣品透射比和反射比的表達式 14
1.3 色散關系，克拉默斯克勒尼希（K-K）變換 19
1.3.1 K-K色散關系的引入 19
1.3.2 介電函數實部與虛部間的關系 22
1.3.3 折射率與消光系數的關系 24
1.3.4 振幅反射系數的模與相位之間的色散關系 27
1.3.5 求和規(guī)則 31
1.4 半導體光學常數的實驗測量 35
參考文獻 44
第二章 半導體帶間光躍遷的基本理論 46
2.1 半導體的帶間躍遷過程 48
2.1.1 導帶底和價帶頂位于波矢空間同一位置時的允許帶間直接躍遷 48
2.1.2 禁戒的帶間直接躍遷 50
2.1.3 導帶底和價帶頂位于波矢空間不同位置時的帶間直接躍遷 51
2.1.4 間接能帶間的躍遷——帶間間接躍遷 52
2.1.5 直接能帶情況下的帶間間接躍遷 58
2.1.6 能帶帶尾之間的躍遷 59
2.2 帶間躍遷的量子力學理論 64
2.2.1 躍遷概率 64
2.2.2 吸收和發(fā)射的關系（馮 魯斯勃呂克肖克萊關系）70
2.3 半導體帶間直接躍遷光吸收過程 72
2.3.1 吸收系數 72
2.3.2 聯(lián)合態(tài)密度 76
2.3.3 電子態(tài)的分類和群論選擇定則 83
2.4 間接躍遷的量子力學處理 86
2.5 半導體帶間直接躍遷輻射復合發(fā)光過程 91
2.5.1 帶間直接躍遷情況下的自發(fā)光發(fā)射輻射復合速率Rsp（hω）91
2.5.2 受激發(fā)光發(fā)射速率和總光發(fā)射速率 98
2.5.3 樣品內的輻射復合速率和樣品外觀測到的發(fā)光光譜的關系 99
參考文獻 104
第三章 半導體的吸收光譜和反射光譜——帶間躍遷過程 106
3.1 外界條件對半導體光吸收邊的影響 106
3.1.1 壓力效應 107
3.1.2 溫度效應 118
3.1.3 強電場對半導體光吸收邊的影響，弗朗茲凱爾迪什效應 124
3.1.4 合金化效應 131
3.2 摻雜對半導體光吸收邊的影響，伯斯坦莫斯效應 132
3.3 吸收邊以上基本吸收區(qū)域電子躍遷過程的光譜研究 137
3.3.1 E0躍遷 140
3.3.2 E1躍遷 142
3.3.3 E2躍遷 145
3.3.4 閃鋅礦結構半導體 146
3.4 半導體的調制光譜 147
3.4.1 半導體的調制光譜 147
3.4.2 內層電子與導帶間的躍遷 160
3.5 激子吸收 162
3.5.1 激子吸收 162
3.5.2 和鞍點相聯(lián)系的激子 176
3.5.3 激子極化激元 177
3.6 納米結構中的激子極化激元 181
3.6.1 量子耦合激子 181
3.6.2 納米結構中的激子極化激元 185
參考文獻 190
第四章 半導體的吸收光譜和反射光譜——帶內躍遷過程及與雜質、缺陷、晶格振動有關的躍遷過程 194
4.1 帶內躍遷和自由載流子吸收 194
4.1.1 帶內亞結構間的光躍遷 194
4.1.2 自由載流子吸收 197
4.1.3 等離子激元效應 200
4.2 自由載流子吸收的量子理論 203
4.2.1 散射矩陣元 206
4.2.2 散射概率 207
4.2.3 吸收系數 208
4.2.4 關于吸收系數的討論 210
4.3 雜質吸收光譜 213
4.3.1 淺雜質的有效質量方程和淺雜質吸收光譜 215
4.3.2 淺雜質光熱電離譜 228
4.3.3 雙電子雜質態(tài)（A+態(tài)和D-態(tài)）229
4.3.4 共振雜質態(tài) 230
4.4 極性半導體光學聲子晶格振動反射譜 232
4.4.1 極性半導體光學聲子晶格振動反射譜 232
4.4.2 等離子激元縱光學聲子耦合模 242
4.4.3 混晶晶格振動反射譜 246
4.4.4 三元化合物晶格振動反射譜 248
4.4.5 三元混合晶體聲子模行為的研究 252
4.5 半導體的晶格振動吸收光譜 260
4.6 雜質誘發(fā)定域模和準定域模振動吸收 268
參考文獻 278
第五章 半導體的發(fā)光光譜和輻射復合 282
5.1 引言 282
5.2 導帶價帶輻射復合躍遷 285
5.2.1 帶間的直接輻射復合躍遷 285
5.2.2 帶間的間接輻射復合躍遷 288
5.3 激子復合發(fā)光 290
5.3.1 自由激子和激子極化激元輻射復合發(fā)光光譜 290
5.3.2 激子分子 295
5.3.3 電子空穴滴及其輻射復合發(fā)光光譜 298
5.4 束縛激子輻射復合發(fā)光光譜 303
5.4.1 束縛激子 303
5.4.2 束縛激子輻射復合 307
5.4.3 束縛激子發(fā)光譜線的判別、磁場和應力效應 311
5.4.4 束縛激子輻射復合發(fā)光的聲子伴線 317
5.5 非本征輻射復合發(fā)光過程 319
5.5.1 連續(xù)帶雜質能級間輻射復合發(fā)光躍遷 319
5.5.2 施主受主對輻射復合發(fā)光躍遷 324
5.5.3 和深雜質相聯(lián)系的發(fā)光躍遷 331
5.6 高激發(fā)強度下半導體的輻射復合發(fā)光和半導體激光器 336
5.6.1 高激發(fā)強度下半導體的輻射復合發(fā)光 336
5.6.2 半導體激光器 343
5.7 發(fā)光光譜在半導體電子能態(tài)研究和材料檢測中的應用 347
5.8 發(fā)光光譜的調制技術，寬波段光致發(fā)光光譜方法 358
參考文獻 366
第六章 半導體的磁光效應 371
6.1 回旋共振 372
6.2 法拉第旋轉和沃伊特效應 379
6.2.1 法拉第旋轉 379
6.2.2 沃伊特效應 386
6.3 磁光效應的量子力學解釋 388
6.4 磁場中半導體的能級、k P微擾法及三帶模型 397
6.5 窄禁帶半導體的回旋共振和其他磁光效應 404
6.6 半導體空間電荷層準二維電子體系的回旋共振及相關效應 420
6.7 半導體中局域能級的塞曼分裂和有關效應 439
6.8 磁場下的淺雜質能級，雜質電子電子互作用和電子聲子互作用 444
6.9 半導體雜質電子的量子混沌行為 458
6.9.1 類氫淺雜質的準朗道共振現(xiàn)象 459
6.9.2 雜質電子量子混沌行為的能譜統(tǒng)計學行為 475
參考文獻 485
第七章 半導體的拉曼散射 491
7.1 概述 491
7.2 晶體拉曼散射的基本理論 496
7.2.1 晶體拉曼散射的宏觀理論 496
7.2.2 拉曼散射的量子理論 499
7.2.3 選擇定則 507
7.3 半導體的一級拉曼散射譜 514
7.3.1 非極性金剛石結構半導體的聲子散射 514
7.3.2 極性閃鋅礦結構半導體的一級聲子拉曼散射譜 517
7.3.3 聲子極化激元的散射 519
7.3.4 半導體中傳導電子的拉曼散射 523
7.3.5 束縛電子和束縛空穴的拉曼散射 532
7.4 半導體的二級拉曼散射 536
7.5 半導體的共振拉曼散射 545
7.6 表面增強拉曼光譜 562
7.7 二維半導體的拉曼散射 564
7.7.1 石墨烯的拉曼散射 564
7.7.2 二維過渡金屬硫族化合物（TMDs）的拉曼散射 568
7.7.3 黑磷烯的拉曼散射 574
參考文獻 576
第八章 半導體量子阱和超晶格的光學性質 582
8.1 半導體超晶格、量子阱的量子態(tài)和帶間光躍遷過程 582
8.1.1 半導體勢阱中的量子態(tài) 583
8.1.2 勢阱中量子態(tài)的混和與雜化 585
8.2 量子阱中的激子及其光躍遷過程 589
8.3 量子阱中導帶子帶和價帶子帶間的帶間躍遷及激子光譜 600
8.3.1 吸收光譜 600
8.3.2 光電流譜 602
8.3.3 光熒光光譜和光熒光激發(fā)譜 605
8.3.4 調制光譜 611
8.3.5 拉曼散射和共振拉曼散射 616
8.4 超晶格結構中的聲子行為和拉曼散射 620
8.5 量子阱中的淺雜質光譜 633
8.6 半導體單量子結構的帶間躍遷光譜 643
8.7 量子阱同一帶內子帶間躍遷吸收光譜和發(fā)光光譜 656
8.7.1 量子阱內子帶間躍遷的吸收光譜 656
8.7.2 多體效應對量子阱子帶間躍遷的影響 672
8.7.3 量子阱中的雙光子吸收光譜 677
8.7.4 量子阱子帶間躍遷發(fā)光光譜 681
8.7.5 等離激元微腔對量子阱光耦合的操控 682
8.7.6 量子阱焦平面紅外探測器 685
參考文獻 686
第九章 半導體量子線和量子點的光譜 693
9.1 一維半導體量子線的電子態(tài)和光躍遷過程 693
9.2 半導體量子線光譜 700
9.3 ZnO半導體納米/微米線中的激子極化激元及其光譜 715
9.4 半導體量子點中的量子態(tài)和光躍遷過程 731
9.4.1 半導體量子點的量子態(tài)、波函數和光躍遷過程 732
9.4.2 量子點的電子空穴互作用和激子態(tài) 737
9.4.3 價帶復雜結構的效應 739
9.5 半導體量子點的帶間躍遷光譜 742
9.5.1 嵌埋在玻璃介質中的半導體量子點的帶間躍遷光譜 743
9.5.2 自組織生長半導體量子點的帶間躍遷光譜 748
9.6 單量子點光譜及其在微腔中的量子態(tài)調控 754
9.6.1 單量子點光譜 759
9.6.2 磁場下量子點光譜及自旋調控 763
9.6.3 光學微腔中的單量子點 766
9.7 半導體量子點的電致發(fā)光 768
參考文獻 770
漢英對照主題詞索引 776
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