半导体光谱与测量技术
课程编码：1802110803X2M3001H
英文名称：Semiconductor Spectroscopy and Measurement Techniques
课时：40
学分：2.00
课程属性：专业课
主讲教师：孙宝权
教学目的要求
本课程是为硕士生开设的专业课，是理解掌握半导体中基本光学过程、载流子动力学过程，以及光谱检测实验方法的一门课程。课程将以物理图像为基础，介绍半导体物理中基本的光物理过程，突出物理概念，基本的物理过程、数学处理和数据分析。介绍通用的稳态光谱和动力学光谱测量技术，为从事相关科研人员达到基本的训练目的。课程设计特别适用于未来从事半导体光谱和光电器件光谱实验的研究人员。
预修课程
固体物理，量子力学
大纲内容
第一章 原子构建晶体 1.0学时 孙宝权
第1节 原子构建晶体
第二章 电子 1.0学时 孙宝权
第1节 周期场中电子
第2节 低维结构中电子
第3节 电子态密度
第三章 晶格振动 1.0学时 孙宝权
第1节 晶格振动的色散
第2节 声子
第四章 激子 1.0学时 孙宝权
第1节 体激子
第2节 低维结构中激子
第五章 光子 1.0学时 孙宝权
第1节 电磁场量子化
第2节 光子态密度
第六章 元激发 3.0学时 孙宝权
第1节 电子-声子耦合（极化子）
第2节 激子-声子耦合（激子极化子）
第3节 电子-光子耦合
第4节 激子-光子耦合
第七章 光学跃迁 3.0学时 孙宝权
第1节 费米黄金律
第2节 直接和间接带吸收
第3节 激子吸收
第4节 量子阱电子（激子）吸收
第5节 类型II量子阱吸收
第6节 量子点电子（激子）吸收
第八章 外场下的电子（激子） 3.0学时 孙宝权
第1节 电场作用
第2节 磁场作用
第3节 应力场作用
第4节 调制光谱
第九章 稳态光谱和时间分辨光谱 2.0学时 孙宝权
第1节 稳态光谱
第2节 时间分辨光谱
第3节 非辐射过程
第十章 非晶态半导体光谱 1.0学时 孙宝权
第1节 电子态密度
第2节 荧光线型
第3节 荧光寿命
第4节 荧光温度特性
第十一章 点缺陷态光谱 2.0学时 孙宝权
第1节 缺陷能级与波函数
第2节 晶格振动与电子跃迁
第3节 吸收与发射（黄-里斯模型）
第4节 非辐射过程
第十二章 光电导和瞬态光电导谱 1.0学时 孙宝权
第1节 光电导和瞬态光电导谱
第十三章 固体中的光散射 1.0学时 孙宝权
第1节 拉曼散射光谱
第2节 布里渊散射光谱
第十四章 电荧光 1.0学时 孙宝权
第1节 电荧光
第十五章 光谱测量技术-实验仪器 4.0学时 孙宝权
第1节 光谱仪
第2节 探测器
第3节 电子仪器
第4节 光源
第5节 光学元件
第6节 低温光学恒温器
第7节 激光器简介
第十六章 光谱测量技术-实验方法 4.0学时 孙宝权
第1节 吸收与反射光谱
第2节 调制光谱
第3节 荧光光谱
第4节 压力光谱
第5节 时间分辨光谱（时间相关单光子计数；条纹相机；荧光上转换；泵浦-探测技术）
第6节 拉曼散射光谱
第7节 布里渊散射光谱
第十七章 实验数据分析 2.0学时 孙宝权
第1节 误差
第2节 数据图形表示
第3节 最小二乘法拟合及分析
第4节 解卷积
第5节 不确定性概率分布
第十八章 电子自旋光谱及测量 3.0学时 孙宝权
第1节 光的偏振特性及操作
第2节 原子光谱与光的偏振
第3节 半导体电子自旋与偏振光谱
第4节 电子自旋光谱的测量
第十九章 单量子态光谱及测量 3.0学时 孙宝权
第1节 光场的统计分布
第2节 单量子点光谱
第3节 单量子点与光学微腔
第4节 单量子点与金属腔
参考书
1、
theory of optical processes in semiconductors
Basu P K
2003-03-27
Clarendon Press
2、
semiconductor optics
C F Klingshirn
2012-01-19
Springer
3、
luminescence spectroscopy of semiconductors
Ivan Pelant Jan Valenta
2016-04-15
Oxford University Press USA
4、
Measurements and their Uncertainties
Ifan G Hughes & Thomas P A Hase
2010-07-01
Oxford University Press
5、
半导体光谱和光学性质
沈学础
2020-09-01
科学出版社
6、
Optical Properties of solids
M.Fox
2010-03-25
Oxford University Press
7、
Fundamentals of semiconductors
Peter Y Yu and Manuel Cardona
2016-08-23
Springer
8、
Laser fundamentals
William T Silfvast
2008-09-04
Cambridge university press
课程教师信息
教学方面：连续5年在中国科学院大学本科，《光学》授课；连续5年在中国科学院大学承担硕士研究生，《半导体光谱及测量技术》课程。2014年获朱李月华优秀教师奖。科研方面：近五年取得的科研成果主要有。(1) 半导体InAs/GaAs单量子点单光子发射和宽带隙单个缺陷态的单光子发射研究，在一区和二区发表论文共 7篇。（2）二维材料的压力光谱研究，发表一区论文2篇。（3）金刚石对顶砧低温连续加压装置，SCI论文2篇，申请专利一项。主持科研项目（在研项目）：(1) 国家重大科研仪器研制项目“光子计数型傅里叶变换红外荧光光谱仪”，(2) 国家自然科学基金面上项目“氮化铝点缺陷单光子源研究”。