半导体科学与技术丛书：半导体太赫兹源、探测器与应用 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《半导体科学与技术丛书：半导体太赫兹源、探测器与应用》主要论述了半导体太赫兹（THz）辐射源与探测器的基本原理、模拟与设计、器件研制方法以及THz通信与成像应用等。
　　《半导体科学与技术丛书：半导体太赫兹源、探测器与应用》共分11章，包括第1章THZ波产生、探测与应用概述；第2章THz场与低维半导体的相互作用及高场电子输运；第3章电子学THz振荡器与器件模拟；第4章THz半导体负有效质量振荡器非线性动力学；第5章THz场作用下微带超晶格非线性动力学；第6章石墨烯THz光电特性；第7章THz半导体量子级联激光器；第8章THz半导体量子阱探测器；第9章THz波的传输；第10章THz通信；第11章THz成像。
　　《半导体科学与技术丛书：半导体太赫兹源、探测器与应用》适合从事THz、红外、微波、天文和生物医学等领域的工程技术人员，以及大专院校和科研院所相关专业的本科生、研究生和科研工作人员参考。

作者简介

　　曹俊诚，1967年生于江西，1994年于东南大学电子工程系获博士学位。现为中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员、博士生导师，国家杰出青年基金、中国科学院“百人计划”、上海市自然科学牡丹奖获得者，新世纪百千万人才工程人选。2004～2010年担任中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室主任，2011年起担任中国科学院太赫兹固态技术重点实验室主任。主要从事太赫兹物理、器件及通信与成像应用等方面的研究。

内页插图

目录

前言

第1章 THz波产生、探测与应用概述
1．1 引言
1．2 THz波的产生
1．3 THz波的探测
1．4 THz波的应用
1．5 小结
参考文献

第2章 THz场与低维半导体的相互作用及高场电子输运
2．1 THz场与异质结的相互作用
2．1．1 引言
2．1．2 THz场作用下异质结的电子输运
2．1．3 THz场作用下异质结的多光子辅助吸收
2．1．4 THz场感生的异质结带间碰撞离化
2．1．5 小结
2．2 THz场作用下量子阱的光吸收
2．2．1 引言
2．2．2 光场作用下量子阱中电子的哈密顿量
2．2．3 量子阱子带间泵浦一探测光吸收
2．2．4 量子阱子带跃迁的相干控制
2．2．5 THz场作用下量子阱子带占据数和吸收
2．2．6 THz场作用下量子阱带间光吸收
2．2．7 小结
2．3 THz场作用下超晶格的光吸收
2．3．1 引言
2．3．2 准玻色表象及激子运动方程
2．3．3 THz场作用下超品格的光吸收与极化
2．3．4 小结
2．4 半导体高场电子输运
2．4．1 引言
2．4．2 多能谷半导体高场电子输运
2．4．3 非抛物半导体高场电子输运
2．4．4 多能谷非抛物带半导体的碰撞离化过程
2．4．5 小结
参考文献

第3章 电子学THz振荡器与器件模拟
3．1 p型量子阱THz负有效质量振荡器
3．1．1 引言
3．1．2 负有效质量半导体稳态输运
3．1．3 THz电流振荡模式与频率
3．1．4 小结
3．2 基于带内反射点负微分电导的THz振荡器
3．2．1 引言
3．2．2 基于带内反射点的THz振荡器设计
3．2．3 带内反射点THz振荡器模拟
3．2．4 小结
3．3 隧穿注入渡越时间THz振荡器
3．3．1 引言
3．3．2 量子传输边界方法
3．3．3 器件的直流及小信号输运特性
3．3．4 小结
3．4 双势垒共振隧穿结构THz振荡器
3．4．1 引言
3．4．2 维格纳-泊松耦合模型
3．4．3 共振隧穿结构的I-V特性
3．4．4 共振隧穿结构的THz电流振荡
3．4．5 共振隧穿结构快速开关特性
3．4．6 小结
3．5 半导体器件的流体动力学模拟
3．5．1 引言
3．5．2 抛物性流体动力学平衡方程器件模拟
3．5．3 非抛物能带半导体器件模拟
3．5．4 多能谷非抛物能带半导体器件模拟
3．5．5 小结
参考文献

第4章 THz半导体负有效质量振荡器非线性动力学
4．1 引言
4．2 THz负有效质量振荡器混沌动力学
4．2．1 直流偏置下的THz振荡
4．2．2 周期态和混沌态之间的转变
4．3 THz负有效质量振荡器的场畴模式
4．4 THz场作用下电流的庞加莱分支图
4．5 THz场作用下电流的功率谱分支图
4．6 小结
参考文献

第5章 THz场作用下微带超晶格非线性动力学
5．1 微带超晶格振荡器中时空电场畴和负微分电导
5．1．1 引言
5．1．2 微带超晶格中的电场畴和负微分电导
5．1．3 微带宽度和掺杂浓度的影响
5．1．4 小结
5．2 THz场作用下微带超晶格中电流的时空同步和混沌
5．2．1 引言
5．2．2 电场畴与自维持电流振荡
5．2．3 同步振荡与电流抑制
5．2．4 THz场作用下微带超品格的混沌动力学
5．2．5 小结
5．3 THz场与磁场作用下微带超晶格混沌动力学
5．3．1 引言
5．3．2 超晶格微带电子输运
5．3．3 超晶格微带中电子平均速度的演化
5．3．4 微带超晶格的混沌动力学特性
5．3．5 小结
5．4 THz场作用下量子点超晶格中的混沌动力学
5．4．1 引言
5．4．2 量子点超晶格电子输运
5．4．3 速度-电场关系与弛豫频率
5．4．4 THz场作用下量子点超晶格的混沌动力学
5．4．5 混沌区域与控制参数的依赖关系
5．4．6 小结
参考文献

第6章 石墨烯THz光电特性
6．1 引言
6．2 石墨烯多量子阱中的共振隧穿
6．2．1 石墨烯系统的传输矩阵方法
6．2．2 石墨烯多量子阱电子输运特性
6．3 石墨烯pn结在THz频段的三阶非线性光电导
6．3．1 石墨烯pn结带内和带间光电导理论模型
6．3．2 三阶非线性THz光电导
6．4 石墨烯在THz频段的五阶非线性光电导
6．4．1 石墨烯带间光电导理论模型
6．4．2 五阶非线性THz光电导
6．5 双层石墨烯纳米带的强THz光电导
6．6 小结
参考文献

第7章 THz半导体量子级联激光器
7．1 引言
7．2 THzQCL研究进展
7．3 THzQCL原理与设计
7．3．1 THzQCL基本原理
7．3．2 THzQCL有源区设计
7．3．3 THzQCL波导设计
7．3．4 THzQCL功率增强设计
7．4 THzQCL模拟方法
7．4．1 量子动力学方法
7．4．2 蒙特卡罗方法
7．4．3 率方程方法
7．5 四阱共振声子THzQCL
7．5．1 热声子效应
7．5．2 粒子数反转与增益
7．5．3 I-V特性
7．5．4 温度特性
7．6 三阱共振声子THzQCL
7．6．1 多体效应
7．6．2 参数优化
7．6．3 声子阱的影响
7．7 阱注入区共振声子THzQCL
7．7．1 电场依赖关系
7．7．2 温度依赖关系
7．8 THzQCL制备与测量
7．8．1 THzQCL材料生长与表征
7．8．2 双面金属波导THzQCL
7．8．3 半绝缘等离子波导THzQCL
7．8．4 光谱测量
7．8．5 功率测量
7．8．6 光束表征
7．9 小结
参考文献
……

第8章 THz半导体量子阱探测器
第9章 THz波的传输
第10章 THz通信
第11章 THz成像

前言/序言

　　太赫兹（THz）科学与技术是一个应用前景广泛、发展极其迅速的交叉学科前沿领域。THz波具有不同于微波、红外光以及X射线的特点，其研究与应用涉及物理学、材料科学、生命科学、天文学、信息技术和国防安全等多个领域。THz波在物体成像、环境监测、医疗诊断、射电天文、宽带移动通信、卫星通信和军用雷达等方面具有重大的科学价值和广阔的应用前景。现代电子学和光子学技术的发展，对THz科学研究与技术开发起了极大的推动作用。THz科学与技术的研究热潮目前正处于一个方兴未艾的时期。现在已经有从大学和科研院所分离出来的从事THz器件生产和THz应用系统开发的公司，它们的出现标志着THz技术从实验室走向商业，从学术研究走向应用。
　　本书主要以原始论文、尤其是以作者课题组的工作为基础，对半导体THz辐射源与探测器的基本原理、模拟与设计、器件研制方法以及THz通信与成像应用等，做了比较系统的阐述。我的老师雷啸霖院士、上海交通大学刘惠春教授、澳大利亚伍伦贡大学张潮教授、美国伦斯勒理工学院张希成教授、上海交通大学张杰院士、中国科学院上海高等研究院封松林研究员、中国科学院上海微系统与信息技术研究所王曦院士、中国科学院物理研究所杨国桢院士、电子科技大学刘盛纲院士、天津大学姚建铨院士和南京大学吴培亨院士等在科学研究过程中给予了作者长期的指导与帮助，作者对他们表示衷心的感谢。
　　课题组成员在本书部分内容的资料准备以及科研项目完成过程中给予了作者有力的帮助，他们分别是黎华、张戎、谭智勇、郭旭光、吕京涛、伍滨和、徐旭光、王长、王丰、徐公杰、韩英军、何晓勇、米贤武、张拥华、周其盛、冯伟、陈镇、周涛、陈钰琳、高少文、于莉媛、熊风、尹嵘和张真真等。全书的文字和数学公式均采用Ctex软件输入。张戎和徐旭光承担了部分录入工作，王丰承担了部分图的编辑工作。作者对他们表示衷心的感谢。
　　本书的出版得到了中国科学院科学出版基金的资助。书中的研究工作得到了各类科研基金的支持，主要包括：973项目“太赫兹重要辐射源、探测及应用的基础研究”；863项目“毫米波与太赫兹无线通信技术开发”；国家自然科学基金重大项目“太赫兹电磁波段的物理、器件及应用研究”；国家杰出青年基金“半导体太赫兹源、探测器及其物理研究”；国家重大科学仪器设备开发专项项目“基于太赫兹技术的新一代危险品分析检测仪器开发”：中国科学院重要方向性项目“太赫兹成像关键技术研究”以及上海市基础研究重大项目“太赫兹频段辐射源、探测及其应用基础研究”等。作者对此表示衷心的感谢。
　　由于作者水平有限，疏漏和不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。
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