半导体光电材料与器件  051M5034H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:马文全,张艳华,曹玉莲,黄建亮
授课时间: 星期五, 第1、2节
授课地点: 教1-413
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9
授课时间: 星期三, 第1、2节
授课地点: 教1-413
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9
授课时间: 星期一, 第1、2节
授课地点: 教1-413
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9
课程编号: 051M5034H 课时: 40 学分: 2.0
课程属性: 专业普及课 主讲教师:马文全,张艳华,曹玉莲,黄建亮
英文名称: Semiconductor optoelectronic materials and devices

教学目的、要求

本课程为专业普及课,针对的对象是材料与光电技术学院、电子电气与通信工程学院及物理学院的高年级本科生及研究生,以及从事半导体光电子器件,特别从事半导体探测器和激光器研究领域的科研人员。半导体探测器及激光器在军事及民用领域有着非常广泛的应用,本课程主要介绍以半导体低维结构的量子效应为基础的探测器和激光器,主要研讨高性能半导体探测器及激光器的设计原理、材料生长、器件工艺制作、性能表征、发展现状及所面临的挑战。主讲人将根据自己多年来从事相关研究工作的丰富经验,以自己近期在相关研究中的大量发表文章为基础,为学生讲授相关半导体探测器及激光器研究中需要解决的最前沿的问题。
通过本课程的学习,希望学生对探测器及激光器的基本原理、性能、材料生长及器件工艺的现状及面临的挑战能有一个基本的了解,希望本课程能够激发学生对相关研究的兴趣,为将来从事具体的科研工作打下基础。

预修课程

量子力学基础知识,固体物理基础知识,半导体物理基础知识

教 材

自编教材,主要以讲授人多年来从事相关领域研究的研究成果及相关发表文章为基础

主要内容

第一章	半导体探测器:基本概念,基本参数如响应率,探测率,量子效率,噪声等效温度差等等,InAs/GaSb二类超晶格红外探测器,能带结构调节与计算、器件结构设计原理、材料生长,界面设计与控制,最新研究进展及实例。
第二章	 半导体探测器性能参数测量设备及测量方法:光电流、响应率及探测率等的测量;暗电流的机制及分析;噪声的种类及测量;噪声等效温差的测量及计算方法。
第三章	雪崩光电探测器(APD):雪崩光电探测器的工作原理、性能参数、结构设计及其应用。
第四章	激光器及探测器的能带结构设计:Newmerov 、传输矩阵算法、8带KP理论算法以及与实验结果对比。
第五章	半导体激光器的工作原理及工艺制作: 半导体激光器的发展历史、工作原理、静态、动态及模式特性分析;工艺制作简介。
第六章	不同类型半导体激光器的设计: 法布里-泊罗 (FP)腔激光器;垂直腔面发射激光器(VCSEL),分布式反馈(DFB)及分布式布拉格反射(DBR)激光器的工作原理与设计;新型半导体激光器如带间级联激光器(ICL)简介等。

参考文献

1, Intersubband Transitions in Quantum Wells, edited by H.C. Liu and F. Capasso, Academic Press, 2000.
2, Quantum Well Infrared Photodetctors, edited by H. Schneider and H.C. Liu, Springer, 2006.
3. 半导体激光器能带结构和光增益的量子理论, 郭长志,科学出版社,2016。