半導(dǎo)體光譜和光學(xué)性質(zhì)（第三版）

目錄
第一章 半導(dǎo)體的光學(xué)常數(shù) 1
1.1 半導(dǎo)體的光學(xué)常數(shù)及其相互關(guān)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(guān)系，克拉默斯克勒尼希（K-K）變換 19
1.3.1 K-K色散關(guān)系的引入 19
1.3.2 介電函數(shù)實部與虛部間的關(guān)系 22
1.3.3 折射率與消光系數(shù)的關(guān)系 24
1.3.4 振幅反射系數(shù)的模與相位之間的色散關(guān)系 27
1.3.5 求和規(guī)則 31
1.4 半導(dǎo)體光學(xué)常數(shù)的實驗測量 35
參考文獻 44
第二章 半導(dǎo)體帶間光躍遷的基本理論 46
2.1 半導(dǎo)體的帶間躍遷過程 48
2.1.1 導(dǎo)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(dǎo)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(xué)理論 64
2.2.1 躍遷概率 64
2.2.2 吸收和發(fā)射的關(guān)系（馮 魯斯勃呂克肖克萊關(guān)系）70
2.3 半導(dǎo)體帶間直接躍遷光吸收過程 72
2.3.1 吸收系數(shù) 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(xué)處理 86
2.5 半導(dǎo)體帶間直接躍遷輻射復(fù)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(fù)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(nèi)的輻射復(fù)合速率和樣品外觀測到的發(fā)光光譜的關(guān)系 99
參考文獻 104
第三章 半導(dǎo)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(dǎo)體光吸收邊的影響 106
3.1.1 壓力效應(yīng) 107
3.1.2 溫度效應(yīng) 118
3.1.3 強電場對半導(dǎo)體光吸收邊的影響，弗朗茲凱爾迪什效應(yīng) 124
3.1.4 合金化效應(yīng) 131
3.2 摻雜對半導(dǎo)體光吸收邊的影響，伯斯坦莫斯效應(yīng) 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(jié)構(gòu)半導(dǎo)體 146
3.4 半導(dǎo)體的調(diào)制光譜 147
3.4.1 半導(dǎo)體的調(diào)制光譜 147
3.4.2 內(nèi)層電子與導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中的激子極化激元 185
參考文獻 190
第四章 半導(dǎo)體的吸收光譜和反射光譜——帶內(nèi)躍遷過程及與雜質(zhì)、缺陷、晶格振動有關(guān)的躍遷過程 194
4.1 帶內(nèi)躍遷和自由載流子吸收 194
4.1.1 帶內(nèi)亞結(jié)構(gòu)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(yīng) 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(shù) 208
4.2.4 關(guān)于吸收系數(shù)的討論 210
4.3 雜質(zhì)吸收光譜 213
4.3.1 淺雜質(zhì)的有效質(zhì)量方程和淺雜質(zhì)吸收光譜 215
4.3.2 淺雜質(zhì)光熱電離譜 228
4.3.3 雙電子雜質(zhì)態(tài)（A+態(tài)和D-態(tài)）229
4.3.4 共振雜質(zhì)態(tài) 230
4.4 極性半導(dǎo)體光學(xué)聲子晶格振動反射譜 232
4.4.1 極性半導(dǎo)體光學(xué)聲子晶格振動反射譜 232
4.4.2 等離子激元縱光學(xué)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(dǎo)體的晶格振動吸收光譜 260
4.6 雜質(zhì)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(dǎo)體的發(fā)光光譜和輻射復(fù)合 282
5.1 引言 282
5.2 導(dǎo)帶價帶輻射復(fù)合躍遷 285
5.2.1 帶間的直接輻射復(fù)合躍遷 285
5.2.2 帶間的間接輻射復(fù)合躍遷 288
5.3 激子復(fù)合發(fā)光 290
5.3.1 自由激子和激子極化激元輻射復(fù)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(fù)合發(fā)光光譜 298
5.4 束縛激子輻射復(fù)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(fù)合 307
5.4.3 束縛激子發(fā)光譜線的判別、磁場和應(yīng)力效應(yīng) 311
5.4.4 束縛激子輻射復(fù)合發(fā)光的聲子伴線 317
5.5 非本征輻射復(fù)合發(fā)光過程 319
5.5.1 連續(xù)帶雜質(zhì)能級間輻射復(fù)合發(fā)光躍遷 319
5.5.2 施主受主對輻射復(fù)合發(fā)光躍遷 324
5.5.3 和深雜質(zhì)相聯(lián)系的發(fā)光躍遷 331
5.6 高激發(fā)強度下半導(dǎo)體的輻射復(fù)合發(fā)光和半導(dǎo)體激光器 336
5.6.1 高激發(fā)強度下半導(dǎo)體的輻射復(fù)合發(fā)光 336
5.6.2 半導(dǎo)體激光器 343
5.7 發(fā)光光譜在半導(dǎo)體電子能態(tài)研究和材料檢測中的應(yīng)用 347
5.8 發(fā)光光譜的調(diào)制技術(shù)，寬波段光致發(fā)光光譜方法 358
參考文獻 366
第六章 半導(dǎo)體的磁光效應(yīng) 371
6.1 回旋共振 372
6.2 法拉第旋轉(zhuǎn)和沃伊特效應(yīng) 379
6.2.1 法拉第旋轉(zhuǎn) 379
6.2.2 沃伊特效應(yīng) 386
6.3 磁光效應(yīng)的量子力學(xué)解釋 388
6.4 磁場中半導(dǎo)體的能級、k P微擾法及三帶模型 397
6.5 窄禁帶半導(dǎo)體的回旋共振和其他磁光效應(yīng) 404
6.6 半導(dǎo)體空間電荷層準二維電子體系的回旋共振及相關(guān)效應(yīng) 420
6.7 半導(dǎo)體中局域能級的塞曼分裂和有關(guān)效應(yīng) 439
6.8 磁場下的淺雜質(zhì)能級，雜質(zhì)電子電子互作用和電子聲子互作用 444
6.9 半導(dǎo)體雜質(zhì)電子的量子混沌行為 458
6.9.1 類氫淺雜質(zhì)的準朗道共振現(xiàn)象 459
6.9.2 雜質(zhì)電子量子混沌行為的能譜統(tǒng)計學(xué)行為 475
參考文獻 485
第七章 半導(dǎo)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(dǎo)體的一級拉曼散射譜 514
7.3.1 非極性金剛石結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的聲子散射 514
7.3.2 極性閃鋅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)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(dǎo)體中傳導(dǎo)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(dǎo)體的二級拉曼散射 536
7.5 半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體量子阱和超晶格的光學(xué)性質(zhì) 582
8.1 半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(diào)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(jié)構(gòu)中的聲子行為和拉曼散射 620
8.5 量子阱中的淺雜質(zhì)光譜 633
8.6 半導(dǎo)體單量子結(jié)構(gòu)的帶間躍遷光譜 643
8.7 量子阱同一帶內(nèi)子帶間躍遷吸收光譜和發(fā)光光譜 656
8.7.1 量子阱內(nèi)子帶間躍遷的吸收光譜 656
8.7.2 多體效應(yīng)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(dǎo)體量子線和量子點的光譜 693
9.1 一維半導(dǎo)體量子線的電子態(tài)和光躍遷過程 693
9.2 半導(dǎo)體量子線光譜 700
9.3 ZnO半導(dǎo)體納米/微米線中的激子極化激元及其光譜 715
9.4 半導(dǎo)體量子點中的量子態(tài)和光躍遷過程 731
9.4.1 半導(dǎo)體量子點的量子態(tài)、波函數(shù)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(fù)雜結(jié)構(gòu)的效應(yīng) 739
9.5 半導(dǎo)體量子點的帶間躍遷光譜 742
9.5.1 嵌埋在玻璃介質(zhì)中的半導(dǎo)體量子點的帶間躍遷光譜 743
9.5.2 自組織生長半導(dǎo)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(diào)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(diào)控 763
9.6.3 光學(xué)微腔中的單量子點 766
9.7 半導(dǎo)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
彩圖