半导体光子学（材料与化工）

课程编码：180092085601P3002H 英文名称：Lecture Semiconductor Physics Frontier 课时：50 学分：2.50 课程属性：专业课 主讲教师：陈少武

本课程《半导体光子学》是为国科大物理电子学、微电子、光学工程、材料、通信、物理等专业的研究生开设专业核心课程，适合在信息领域的研究生学习，为学生进入研究所从事科研工作之前打下坚实的专业基础。

具备大学物理电磁学、光学、电动力学等课程的基础知识，如果学过固体物理更好

第一章 引言 2.0学时 陈少武
第1节 半导体光子学发展史
第2节 半导体光子学的现状和发展趋势
第3节 本课程主要内容概述
第二章 半导体光子材料 3.0学时 陈少武
第1节 半导体光子材料的基本特性和晶体结构
第2节 半导体的晶格匹配和失配
第3节 常用的半导体固溶体
第4节 半导体光子材料的折射率
第三章 异质结构和能带 4.0学时 陈少武
第1节 半导体异质结概念
第2节 能带的形成
第3节 半导体异质结构的能带图
第4节 几种典型异质结的能带图
第5节 异质结的电学性质
第6节 异质结的光学特性
第四章 辐射复合发光和光吸收 4.0学时 陈少武
第1节 辐射复合和非辐射复合
第2节 光辐射和光吸收的关系
第3节 半导体中的态密度
第4节 跃迁几率
第5节 半导体中的光吸收和光发射
第6节 半导体中的光增益
第五章 光波传输模式 4.0学时 陈少武
第1节 光在介质界面处的反射和折射
第2节 辐射模、衬底模和波导模
第3节 平板介质波导
第4节 电磁场理论
第5节 平板介质波导中的TE模
第6节 矩形介质波导
第7节 古斯－汉欣位移和波导有效厚度
第8节 介质波导中光的模式
第六章 光波导器件 4.0学时 陈少武
第1节 光波导中的模式的计算方法
第2节 脊形波导的单模条件
第3节 硅基阵列波导光栅
第4节 微环谐振器
第5节 光调制器/光开关
第6节 光波导耦合器
第七章 发光管 4.0学时 陈少武
第1节 半导体LED发光管概念和分类
第2节 LED器件能带图和伏-安特性
第3节 发光二极管的工作原理
第4节 发光二极管材料
第5节 发光二极管器件结构
第6节 超辐射发光二极管
第7节 发光二极管的特性表征
第八章 半导体激光器 6.0学时 陈少武
第1节 半导体激光器简介及分类
第2节 异质结对载流子和光波的限制
第3节 半导体激光器的工作原理
第4节 半导体激光器的基本结构
第5节 半导体激光器的特性
第6节 分布反馈激光（DFB）激光器
第7节 量子阱（QW）激光器
第8节 垂直腔面发射（VCSEL）激光器
第九章 探测器 4.0学时 陈少武
第1节 光电探测器的材料
第2节 探测器结构和工作原理
第3节 探测器的性能表征
第十章 半导体太阳能电池 4.0学时 陈少武
第1节 半导体材料中的光伏效应
第2节 半导体太阳能电池的材料
第3节 半导体太阳能电池工作原理
第4节 半导体太阳能电池结构
第5节 半导体太阳能电池性能
第6节 半导体太阳能电池发展趋势
第十一章 光子晶体 3.0学时 陈少武
第1节 光子晶体概念简介
第2节 光子晶体的分类与制备
第3节 光子晶体的物理属性与功能应用
第4节 光子晶体的基础研究与发展前景
第十二章 光子集成 4.0学时 陈少武
第1节 光子集成概述
第2节 几种半导体光电子集成结构
第3节 半导体光电子集成特性
第4节 半导体光电子集成发展趋势
第十三章 答疑及期末考试 4.0学时 陈少武
第1节 课程答疑
第2节 期末考试

陈少武，中国科学院半导体研究所研究员，博士生导师，中国科学院大学岗位教授（课程首席教授）。1991年毕业于四川大学，1997年在中国科学院西安光学精密机械研究所获理学博士学位。1997-1999年在中国科学院半导体研究所国家光电子工艺中心做博士后，1999年至今在中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室工作，2006年加拿大NRC国家科学研究院微结构所访问学者。主要从事硅基光子学和非线性集成光子技术研究。作为课题负责人承担并完成863项目、973项目子课题、国家自然科学基金面上项目等多项国家级课题，作为课题骨干参与完成多项863项目、973项目、基金重大/重点项目、国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金委创新研究群体科学基金项目、以及中国科学院前沿科学重点研究项目等多项国家/中科院级科研项目。发表SCI及EI论文100余篇，获发明专利授权15项。目前主要研究方向为硅基微纳光子结构中的非线性光学效应及其应用，以及硅基微纳光波导量子芯片，包括硅基集成微腔光频梳、双光梳快速测距、非线性波长变换和超连续谱产生、全光逻辑及全光信号处理技术、片上量子纠缠光源及量子芯片等。