第1篇 基礎知識
第1章 光學基礎知識　002
1.1　光輻射與光　002
1.1.1　光的波動性　002
1.1.2　光的粒子性　005
1.2　光的基本特性　007
1.2.1　光的反射與透射　007
1.2.2　光的干涉、衍射與偏振　010
1.2.3　光的吸收、色散與散射　018
1.3　輻射度學與光度學基礎　021
1.3.1　輻射度的基本物理量　022
1.3.2　光度的基本物理量　024
1.3.3　光源的輻射效率與發(fā)光效率　027
思考題　027

第2章 半導體物理基礎知識　028
2.1　能帶理論　028
2.1.1　原子能級和晶體能帶　028
2.1.2　本征半導體的能帶　029
2.1.3　摻雜半導體的能帶　030
2.2　載流子的輸運　031
2.2.1　熱平衡狀態(tài)下的載流子　031
2.2.2　非平衡狀態(tài)下的載流子　036
2.2.3　載流子的擴散與漂移　039
2.3　PN 結(jié)　040
2.3.1　PN 結(jié)的形成　041
2.3.2　空間電荷區(qū)　042
2.3.3　PN 結(jié)的能帶圖　042
2.3.4　PN 結(jié)的載流子分布　043
2.3.5　非平衡狀態(tài)下的PN 結(jié)　043
2.3.6　PN 結(jié)的擊穿特性　047
2.4　異質(zhì)結(jié)　049
2.4.1　形成異質(zhì)結(jié)的材料　049
2.4.2　能帶圖　050
2.5　金屬與半導體的接觸　051
2.5.1　肖特基接觸　051
2.5.2　歐姆接觸　053
思考題　055


第2篇 發(fā)光材料與器件
第3章 半導體發(fā)光材料　057
3.1　輻射躍遷與非輻射躍遷　057
3.1.1　輻射躍遷　057
3.1.2　非輻射躍遷　060
3.1.3　發(fā)光效率　062
3.2　光致發(fā)光機理　063
3.3　電致發(fā)光機理　064
3.3.1　電致發(fā)光的發(fā)展　064
3.3.2　電致發(fā)光的原理　064
3.3.3　電致發(fā)光結(jié)構　065
3.4　典型的發(fā)光材料　067
3.4.1　典型的Ⅲ-Ⅴ族半導體發(fā)光材料　068
3.4.2　非Ⅲ-Ⅴ族半導體發(fā)光材料　072
3.4.3　量子點發(fā)光材料　073
思考題　078

第4章 發(fā)光顯示器件　079
4.1　液晶顯示　079
4.1.1　液晶概述　079
4.1.2　液晶的電光效應　080
4.1.3　液晶顯示器件的結(jié)構和驅(qū)動特點　081
4.1.4　液晶顯示器的分類與工作原理　082
4.1.5　液晶顯示器的技術參數(shù)　084
4.2　LED 及其顯示應用　085
4.2.1　LED 的工作原理　086
4.2.2　LED 的結(jié)構　088
4.2.3　LED 的類型　090
4.2.4　LED 的特性參數(shù)　091
4.2.5　提升發(fā)光效率的技術　098
4.3　新型LED　101
4.3.1　有機發(fā)光二極管　101
4.3.2　量子點發(fā)光二極管　109
4.3.3　Mini/Micro LED　113
思考題　115

第5章 半導體激光器　116
5.1　激光器的物理基礎　116
5.1.1　光與物質(zhì)的相互作用　116
5.1.2　粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布與泵浦　118
5.1.3　諧振腔　119
5.2　半導體激光器的原理及材料　123
5.2.1　半導體激光器的原理　123
5.2.2　半導體激光器的材料　124
5.3　半導體激光器的特性　125
5.3.1　激光的基本特性　125
5.3.2　半導體激光器的閾值特性　127
5.3.3　半導體激光器的效率　128
5.3.4　半導體激光器的輸出模式　129
5.3.5　半導體激光器的調(diào)制特性　132
5.4　典型半導體激光器的結(jié)構　133
5.4.1　半導體同質(zhì)結(jié)/異質(zhì)結(jié)激光二極管　133
5.4.2　分布反饋式激光器　134
5.4.3　半導體量子阱激光器　135
5.4.4　垂直腔表面發(fā)射激光器　136
5.4.5　新型微納半導體激光器　137
5.4.6　垂直外腔面發(fā)射激光器　138
5.5　半導體激光器的應用　138
5.5.1　光通信應用　138
5.5.2　生物和醫(yī)學應用　139
5.5.3　光泵浦應用　142
5.5.4　信息處理應用　146
5.5.5　軍事應用　148
思考題　149


第3篇 探測材料與器件
第6章 光電導材料及器件　151
6.1　光電導探測器的原理與結(jié)構　151
6.1.1　光電導探測器的原理　151
6.1.2　光電導響應過程　153
6.1.3　光電導探測器的結(jié)構　155
6.2　光電導探測器的特性參數(shù)　156
6.2.1　光電特性　156
6.2.2　光電導的靈敏度　157
6.2.3　光電導的增益　158
6.2.4　時間響應特性　159
6.2.5　光譜特性　160
6.2.6　伏安特性　160
6.2.7　溫度特性　161
6.2.8　噪聲特性　161
6.3　典型的光電導探測器　162
6.3.1　光電導器件的分類　162
6.3.2　硫化鎘和硒化鎘光敏電阻　163
6.3.3　硫化鉛和硒化鉛光敏電阻　164
6.3.4　銻化銦光敏電阻　165
6.3.5　HgCdTe 和PbSnTe 系列光電導探測器件　165
6.3.6　鍺、硅及鍺硅合金雜質(zhì)型光電導探測器　167
6.4　光電導探測器的應用　167
6.4.1　光控照明燈　167
6.4.2　照相機自動快門　168
6.4.3　火焰探測報警器　169
6.4.4　火車軸箱溫度檢測　170
6.4.5　智能電動窗簾　170
思考題　171

第7章 光電子發(fā)射材料及器件　172
7.1　光電發(fā)射與二次電子發(fā)射效應　172
7.1.1　光電發(fā)射原理　172
7.1.2　二次電子發(fā)射　175
7.2　光電陰極材料　177
7.2.1　銀氧銫光電陰極　177
7.2.2　銻銫光電陰極　178
7.2.3　鉍銀氧銫光電陰極　179
7.2.4　多堿金屬光電陰極　180
7.2.5　紫外光電陰極　181
7.2.6　負電子親和勢光電陰極　183
7.2.7　光電陰極材料新進展　185
7.3　真空光電管與光電倍增管的原理　185
7.3.1　真空光電管的原理　185
7.3.2　光電倍增管的原理　186
7.3.3　光電倍增管的供電電路　189
7.4　光電倍增管的特性參數(shù)　191
7.4.1　陰極靈敏度與量子效率　191
7.4.2　陽極靈敏度與放大倍數(shù)　192
7.4.3　光電特性　193
7.4.4　光譜特性　193
7.4.5　伏安特性　193
7.4.6　時間特性和頻率特性　194
7.4.7　其他特性　196
7.5　光電倍增管的典型應用　197
7.5.1　光譜探測儀　197
7.5.2　測量與控制　198
7.5.3　生物與醫(yī)療　201
7.5.4　天體物理實驗　202
思考題　203

第8章 光伏型探測材料及器件　204
8.1　光生伏特效應　204
8.1.1　光生伏特效應概念　204
8.1.2　光伏探測器的工作模式　205
8.1.3　開路電壓和短路電流　206
8.2　光電二極管　207
8.2.1　PN 結(jié)光電二極管　207
8.2.2　PIN 光電二極管　215
8.2.3　雪崩光電二極管　221
8.2.4　新型光電二極管　228
8.3　光電三極管　229
8.3.1　光電三極管的結(jié)構與工作原理　229
8.3.2　光電三極管的基本特性　230
8.3.3　常用光電晶體管　233
8.3.4　光電晶體管的應用　234
8.3.5　新型光電三極管　235
思考題　235


第4篇 新能源材料與器件
第9章 太陽能電池　237
9.1　太陽能電池基礎　237
9.1.1　太陽光譜　237
9.1.2　半導體光吸收　238
9.1.3　基本工作原理　241
9.2　太陽能電池的特性參數(shù)　241
9.2.1　太陽能電池的等效電路　241
9.2.2　太陽能電池的伏安特性曲線　242
9.2.3　太陽能電池量子效率　245
9.2.4　太陽能電池的光譜響應　246
9.3　太陽能電池的影響因素　247
9.3.1　串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻對太陽能電池的影響　247
9.3.2　電池厚度對太陽能電池的影響　249
9.3.3　溫度對太陽能電池的影響　252
9.4　典型太陽能電池的結(jié)構與材料　253
9.4.1　太陽能電池的分類　253
9.4.2　硅基太陽能電池材料　255
9.4.3　化合物半導體太陽能電池材料　257
9.4.4　有機太陽能電池材料　261
9.4.5　染料敏化太陽能電池材料　263
9.4.6　鈣鈦礦太陽能電池　266
思考題　269


參考文獻