半导体纳米器件
课程编码：1800920805J1P2001H
英文名称：Nano-semiconductors: Devices and Technology
课时：50
学分：2.50
课程属性：专业核心课
主讲教师：牛智川等
教学目的要求
本课程设置为材料与光电技术学院半导体纳米器件相关方向硕士生、博士生的核心课，是学习半导体纳米器件专业前沿领域的一门主要课程，授课对象是材料科学与工程、凝聚态物理、光电子学、微电子学与固体电子学等相关专业研究室，通过学习此课程获得低维结构光电材料和量子器件专业前沿领域的基本知识和最新进展。
预修课程
量子力学，固体物理，半导体物理和器件等
大纲内容
第一章 绪论 2学时 牛智川
第1节 纳米材料的定义以及维度的概念
第2节 纳米材料的发展
第3节 纳米材料的基本特性
第4节 纳米材料的分类
第二章 材料的测试与表针 2学时 牛智川
第1节 纳米材料分析的特点
第2节 纳米材料成分分析
第3节 纳米材料粒度分析
第三章 纳米材料的制备方法及其原理 2学时 倪海桥
第1节 纳米材料的制备
第2节 纳米材料制备的设备
第3节 纳米颗粒生长机理
第四章 低维结构半导体激光器概论 2学时 倪海桥
第1节 激光器概述
第2节 激光器研究进展
第3节 外延生长和工艺
第五章 量子阱激光器及其器件 2学时 倪海桥
第1节 半导体超晶格
第2节 量子阱半导体激光器理论
第3节 量子阱半导体激光器外延生长和工艺
第六章 级联激光器 2学时 倪海桥
第1节 定义
第2节 量子阱级联激光器
第3节 量子级联激光器
第4节 带间级联激光器
第七章 量子点激光器 2学时 倪海桥
第1节 量子点激光器的特性
第2节 量子点激光器材料特性
第3节 各种量子点激光器
第八章 量子点单光子器件和探测器 7学时 倪海桥
第1节 量子点单光子材料的外延生长和控制
第2节 自组织量子点光谱
第3节 量子点单光子源
第4节 量子点与光学微腔
第5节 电致单光子源和光纤耦合量子点单光子源
第6节 量子点植入纳米线实现单光子发射研究
第7节 频率下转换
第8节 单光子多模式固态量子存储
第9节 色心单光子
第10节 多光子纠缠
第11节 量子点同步和不可分辨
第12节 单光子器件集成
第13节 单光子探测
第九章 单量子态物理与光学性 7学时 牛智川
第1节 自组织量子点生长机制
第2节 量子点光谱壳层结构
第3节 量子点光学特性
第4节 量子点中量子态的操作
第5节 量子点-表面等离子体耦合
第6节 量子点纠缠光子发射
第7节 回音壁模式微腔
第8节 回音壁微腔和量子点耦合
第9节 回音壁激光器
第10节 激子和双激子实验
第11节 光线成像
第十章 红外探测器的用途与技术分类 3学时 牛智川
第1节 红外与黑体辐射
第2节 基本特性
第3节 红外探测器技术研究
第4节 红外光谱范围
第5节 红外探测技术及其应用
第6节 红外探测分类
第7节 红外探测工作模式
第十一章 红外光电探测器件的发展历史和趋势 2学时 牛智川
第1节 红外探测器的发展
第2节 红外探测器阵列
第3节 红外探测材料
第4节 红外探测器探测波段
第5节 红外探测器工作波段及其工作温度
第十二章 红外光电探测器研究基础概论 1学时 牛智川
第1节 光子型红外探测器原理
第2节 红外探测器主要性能参数
第十三章 第三代红外焦平面光电探测器 3学时 牛智川
第1节 锑化物第三代红外探测器
第2节 第三代红外探测的发展趋势
第3节 材料基础面临的问题
第4节 锑化物超晶格红外焦平面
第5节 MCT与锑化物超晶格红外焦平面性能对比
第十四章 锑化物超晶格红外光电探测技术 2学时 牛智川
第1节 锑化物超晶格
第2节 超晶格材料的几何与能带结构
第3节 分子束外延基础与锑化物超晶格材料
第4节 锑化物红外焦平面制造技术
第十五章 新型结构红外光电探测器 2学时 倪海桥
第1节 新型势垒探测器
第2节 量子点红外探测器
第3节 叠层级联结构探测器
第4节 光电耦合增强探测器
第十六章 纳米线及其他纳米器件 1学时 倪海桥
第1节 纳米线激光器
第2节 量子点太阳能电池
第3节 量子点红外探测器
第十七章 二维材料的分类和制备方法 4学时 魏钟鸣
第1节 研究背景
第2节 二维单晶的晶体结构
第3节 二维材料与异质结构的制备方法
第4节 仪器介绍
第十八章 二维半导体材料的光电器件 2学时 魏钟鸣
第1节 二维单晶的应用前景
第2节 光电探测器
第3节 其他应用
第十九章 回顾总结 2学时 牛智川
第1节 回顾总结
第二十章 闭卷考试 2学时 牛智川
第1节 闭卷考试
参考书
1、
纳米半导体技术
王占国
2006年4月
化学工业出版社
2、
纳米光电子器件
彭英才
2010年7月
科学出版社
3、
半导体器件物理
施敏
2008年6月
西安交通大学出版社
4、
红外探测器 Antoni Rogalski
罗格尔斯基
2014年03月
机械工业出版社
5、
半导体激光器
江剑平
2000年2月
电子工业出版社
6、
基于半导体量子点的量子计算与量子信息
侯建国
2009年1月
中国科技大学出版社
课程教师信息
牛智川，研究领域：砷锑化合物半导体低维（量子阱、量子线。量子点、超晶格等）异质结构外延生长、受限光电子体系量子物理效应、高性能光电器件和量子信息器件制备。研究方向主要包括：1.In(Ga)As/GaAs量子结构材料与量子信息器件 2.In(Ga)AlAs(Sb)/GaSb低维材料与红外光电子器件；倪海桥，研究领域：近红外波段半导体激光器和探测器；量子点单光子源；半导体超短脉冲激光器；THz波产生和探测器件；硅衬底外延生长IIIV族光电子器件；超低功耗发光器件；魏钟鸣，研究领域： 1，低维半导体的制备及其光电功能器件；2，分子电子学器件