第1篇 基础知识
第1章 光学基础知识　002
1.1　光辐射与光　002
1.1.1　光的波动性　002
1.1.2　光的粒子性　005
1.2　光的基本特性　007
1.2.1　光的反射与透射　007
1.2.2　光的干涉、衍射与偏振　010
1.2.3　光的吸收、色散与散射　018
1.3　辐射度学与光度学基础　021
1.3.1　辐射度的基本物理量　022
1.3.2　光度的基本物理量　024
1.3.3　光源的辐射效率与发光效率　027
思考题　027

第2章 半导体物理基础知识　028
2.1　能带理论　028
2.1.1　原子能级和晶体能带　028
2.1.2　本征半导体的能带　029
2.1.3　掺杂半导体的能带　030
2.2　载流子的输运　031
2.2.1　热平衡状态下的载流子　031
2.2.2　非平衡状态下的载流子　036
2.2.3　载流子的扩散与漂移　039
2.3　PN 结　040
2.3.1　PN 结的形成　041
2.3.2　空间电荷区　042
2.3.3　PN 结的能带图　042
2.3.4　PN 结的载流子分布　043
2.3.5　非平衡状态下的PN 结　043
2.3.6　PN 结的击穿特性　047
2.4　异质结　049
2.4.1　形成异质结的材料　049
2.4.2　能带图　050
2.5　金属与半导体的接触　051
2.5.1　肖特基接触　051
2.5.2　欧姆接触　053
思考题　055


第2篇 发光材料与器件
第3章 半导体发光材料　057
3.1　辐射跃迁与非辐射跃迁　057
3.1.1　辐射跃迁　057
3.1.2　非辐射跃迁　060
3.1.3　发光效率　062
3.2　光致发光机理　063
3.3　电致发光机理　064
3.3.1　电致发光的发展　064
3.3.2　电致发光的原理　064
3.3.3　电致发光结构　065
3.4　典型的发光材料　067
3.4.1　典型的Ⅲ-Ⅴ族半导体发光材料　068
3.4.2　非Ⅲ-Ⅴ族半导体发光材料　072
3.4.3　量子点发光材料　073
思考题　078

第4章 发光显示器件　079
4.1　液晶显示　079
4.1.1　液晶概述　079
4.1.2　液晶的电光效应　080
4.1.3　液晶显示器件的结构和驱动特点　081
4.1.4　液晶显示器的分类与工作原理　082
4.1.5　液晶显示器的技术参数　084
4.2　LED 及其显示应用　085
4.2.1　LED 的工作原理　086
4.2.2　LED 的结构　088
4.2.3　LED 的类型　090
4.2.4　LED 的特性参数　091
4.2.5　提升发光效率的技术　098
4.3　新型LED　101
4.3.1　有机发光二极管　101
4.3.2　量子点发光二极管　109
4.3.3　Mini/Micro LED　113
思考题　115

第5章 半导体激光器　116
5.1　激光器的物理基础　116
5.1.1　光与物质的相互作用　116
5.1.2　粒子数反转分布与泵浦　118
5.1.3　谐振腔　119
5.2　半导体激光器的原理及材料　123
5.2.1　半导体激光器的原理　123
5.2.2　半导体激光器的材料　124
5.3　半导体激光器的特性　125
5.3.1　激光的基本特性　125
5.3.2　半导体激光器的阈值特性　127
5.3.3　半导体激光器的效率　128
5.3.4　半导体激光器的输出模式　129
5.3.5　半导体激光器的调制特性　132
5.4　典型半导体激光器的结构　133
5.4.1　半导体同质结/异质结激光二极管　133
5.4.2　分布反馈式激光器　134
5.4.3　半导体量子阱激光器　135
5.4.4　垂直腔表面发射激光器　136
5.4.5　新型微纳半导体激光器　137
5.4.6　垂直外腔面发射激光器　138
5.5　半导体激光器的应用　138
5.5.1　光通信应用　138
5.5.2　生物和医学应用　139
5.5.3　光泵浦应用　142
5.5.4　信息处理应用　146
5.5.5　军事应用　148
思考题　149


第3篇 探测材料与器件
第6章 光电导材料及器件　151
6.1　光电导探测器的原理与结构　151
6.1.1　光电导探测器的原理　151
6.1.2　光电导响应过程　153
6.1.3　光电导探测器的结构　155
6.2　光电导探测器的特性参数　156
6.2.1　光电特性　156
6.2.2　光电导的灵敏度　157
6.2.3　光电导的增益　158
6.2.4　时间响应特性　159
6.2.5　光谱特性　160
6.2.6　伏安特性　160
6.2.7　温度特性　161
6.2.8　噪声特性　161
6.3　典型的光电导探测器　162
6.3.1　光电导器件的分类　162
6.3.2　硫化镉和硒化镉光敏电阻　163
6.3.3　硫化铅和硒化铅光敏电阻　164
6.3.4　锑化铟光敏电阻　165
6.3.5　HgCdTe 和PbSnTe 系列光电导探测器件　165
6.3.6　锗、硅及锗硅合金杂质型光电导探测器　167
6.4　光电导探测器的应用　167
6.4.1　光控照明灯　167
6.4.2　照相机自动快门　168
6.4.3　火焰探测报警器　169
6.4.4　火车轴箱温度检测　170
6.4.5　智能电动窗帘　170
思考题　171

第7章 光电子发射材料及器件　172
7.1　光电发射与二次电子发射效应　172
7.1.1　光电发射原理　172
7.1.2　二次电子发射　175
7.2　光电阴极材料　177
7.2.1　银氧铯光电阴极　177
7.2.2　锑铯光电阴极　178
7.2.3　铋银氧铯光电阴极　179
7.2.4　多碱金属光电阴极　180
7.2.5　紫外光电阴极　181
7.2.6　负电子亲和势光电阴极　183
7.2.7　光电阴极材料新进展　185
7.3　真空光电管与光电倍增管的原理　185
7.3.1　真空光电管的原理　185
7.3.2　光电倍增管的原理　186
7.3.3　光电倍增管的供电电路　189
7.4　光电倍增管的特性参数　191
7.4.1　阴极灵敏度与量子效率　191
7.4.2　阳极灵敏度与放大倍数　192
7.4.3　光电特性　193
7.4.4　光谱特性　193
7.4.5　伏安特性　193
7.4.6　时间特性和频率特性　194
7.4.7　其他特性　196
7.5　光电倍增管的典型应用　197
7.5.1　光谱探测仪　197
7.5.2　测量与控制　198
7.5.3　生物与医疗　201
7.5.4　天体物理实验　202
思考题　203

第8章 光伏型探测材料及器件　204
8.1　光生伏特效应　204
8.1.1　光生伏特效应概念　204
8.1.2　光伏探测器的工作模式　205
8.1.3　开路电压和短路电流　206
8.2　光电二极管　207
8.2.1　PN 结光电二极管　207
8.2.2　PIN 光电二极管　215
8.2.3　雪崩光电二极管　221
8.2.4　新型光电二极管　228
8.3　光电三极管　229
8.3.1　光电三极管的结构与工作原理　229
8.3.2　光电三极管的基本特性　230
8.3.3　常用光电晶体管　233
8.3.4　光电晶体管的应用　234
8.3.5　新型光电三极管　235
思考题　235


第4篇 新能源材料与器件
第9章 太阳能电池　237
9.1　太阳能电池基础　237
9.1.1　太阳光谱　237
9.1.2　半导体光吸收　238
9.1.3　基本工作原理　241
9.2　太阳能电池的特性参数　241
9.2.1　太阳能电池的等效电路　241
9.2.2　太阳能电池的伏安特性曲线　242
9.2.3　太阳能电池量子效率　245
9.2.4　太阳能电池的光谱响应　246
9.3　太阳能电池的影响因素　247
9.3.1　串联电阻和并联电阻对太阳能电池的影响　247
9.3.2　电池厚度对太阳能电池的影响　249
9.3.3　温度对太阳能电池的影响　252
9.4　典型太阳能电池的结构与材料　253
9.4.1　太阳能电池的分类　253
9.4.2　硅基太阳能电池材料　255
9.4.3　化合物半导体太阳能电池材料　257
9.4.4　有机太阳能电池材料　261
9.4.5　染料敏化太阳能电池材料　263
9.4.6　钙钛矿太阳能电池　266
思考题　269


参考文献