低维半导体光电性质与应用

课程编码：080501M05007H 英文名称：photo-electronic Properties and Applications of Low Dimensional Semiconductors 课时：50 学分：3.00 课程属性：专业普及课 主讲教师：李桂荣等

本课程为半导体相关专业的专业普及课。低维半导体由于空间尺度的缩小，电子的运动在限制维度上呈现量子化特征，表现出迥异于体材料的光电性能，在半导体光电子学领域有着广泛的应用。本课程从低维半导体的基本概念入手，介绍低维半导体的电子态和光学性质，着重讲解这些性质所带来的优异的光电子学器件性能，包括光电探测器、激光器、LED和太阳能电池等低维器件的优势及其在相关领域的应用。教学上，在夯实基础的同时，着力培养学生分析数据图表和捕捉关键信息的能力，为科研工作做有益的铺垫。

半导体物理

第一章 低维半导体电子态与能带 9学时
第1节 常见半导体能带
第2节 半导体中的载流子输运
第3节 半导体异质结能带
第4节 低维半导体电子态与能带
第5节 小结
第二章 半导体光吸收与发射的量子理论基础 3学时
第1节 光吸收与发射的物理图像及跃迁几率
第2节 几种典型的光跃迁过程
第三章 半导体量子阱中的光吸收 6学时
第1节 半导体中的激子吸收
第2节 量子阱带间跃迁吸收
第3节 量子阱子带间跃迁吸收
第4节 量子阱吸收区结构设计
第5节 小结
第四章 低维半导体光电导探测器 6学时
第1节 光电导探测器概述
第2节 低维半导体光电流响应
第3节 量子阱红外探测器
第4节 量子点红外探测器
第5节 小结
第五章 低维半导体光伏效应与应用 6学时
第1节 半导体光伏效应
第2节 非对称光伏型量子阱红外探测器
第3节 II类锑化物超晶格红外探测器
第4节 低维半导体太阳能电池
第5节 小结
第六章 低维半导体激光器和LED 6学时
第1节 半导体激光器和LED基础
第2节 量子阱激光器
第3节 量子点激光器
第4节 量子阱和量子点LED
第5节 小结
第七章 半导体纳米线光电子器件 3学时
第1节 半导体纳米线的化学生长
第2节 半导体纳米线光电探测器
第3节 半导体纳米线太阳能电池
第4节 半导体纳米线光发射二极管
第5节 半导体纳米线激光器
第6节 小结
第八章 微腔增强型红外探测器 3学时
第1节 光学微腔的物理机制
第2节 1.06微米微腔增强型红外探测器
第3节 光腔研究的趋势
第九章 二维材料简介 3学时
第1节 引言：石墨烯引领二维材料研究
第2节 二维材料家族：结构、能带特性
第3节 前沿研究进展：性能、制备、器件应用研究
第十章 综合串讲 3学时
第1节 综合串讲
第十一章 期末考试 2学时
第1节 期末考试

李桂荣，博士，中国科学院半导体研究所研究员。多年来主要从事固态量子器件探索工作，主持或参与国家863项目、中科院重要方向性项目、“十一五”和“十二五”国家重大研究计划等项目，工作涉及结构设计与优化、原理验证和性能表征等光电器件研究的各个环节，具有丰富的器件研制经验。近年来，采用原创的技术路线，研制出多种性能优异的光电探测器，相关工作获得了2015年上海市科技进步二等奖。