中外物理学精品书系·前沿系列15：硅基光电子学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

内容简介

《中外物理学精品书系·前沿系列15：硅基光电子学》是笔者在微纳光电子领域多年研究和教学基础上完成的，系统描述了硅基光电子学的基础理论、器件原理及应用前景。全书共10章。第1～3章讲述了硅基光电子学的起源及所需的基本知识；第4章介绍了硅基无源器件；第5～8章为硅基有源器件，包括光源、调制器、探测器、表面等离子体激元器件等；第9章介绍器件工艺与系统集成；第10章探讨了硅基光电子学的应用。
《中外物理学精品书系·前沿系列15：硅基光电子学》可作为高等院校电子学、光电子学、物理电子学、微电子与固体电子学、通信与信息系统、计算机技术等专业高年级本科生和研究生相关课程的教材。对于在相关领域内工作的研究人员和工程技术人员，《中外物理学精品书系·前沿系列15：硅基光电子学》也是一本有用的参考书。

作者简介

周治平，北京大学信息科学技术学院教授，长江学者特聘教授，SPIE Fellow IET Fellow.中国光学学会第六、第七届理事会理事，IEEE中国武汉分会创会主席（2006-2008）。1993年获美国乔治亚理工学院博士学位。长期从事微纳光电子器件及其集成技术的研究和开发，在硅基光源、纳米光栅、光电调制、光学传感、光子晶体、表面等离子体器件及硅基集成技术等方面有独创性成果。发表论文、特邀报告270余篇，参编书籍5部，拥有国际国内专利15项。讲授过现代电子通信、集成电路、光电子学、硅基光电子学等课程。

内页插图

目录

第一章 绪论
§1.1 从微电子到光电子
§1.2 硅基光电子学的发展
§1.3 硅基光电子学的应用
§1.4 总结
参考文献

第二章 硅中光子与电子的相互作用
§2.1 波动光学与光子光学
§2.2 半导体能带结构
§2.3 硅基光子晶体带隙结构
§2.4 硅中光子与载流子的相互作用
参考文献

第三章 硅基光波导
§3.1 电磁理论基础
§3.2 光波导基本理论
§3.3 波导耦合理论
§3.4 SOl光波导
参考文献

第四章 硅基无源器件
§4.1 光栅器件
§4.2 光子晶体平板波导
§4.3 多模干涉耦合器
§4.4 阵列波导光栅
§4.5 微环谐振腔
§4.6 总结
参考文献

第五章 硅基光源
§5.1 光发射的基础理论
§5.2 硅放大的限制
§5.3 硅基发光材料
§5.4 硅基发光二极管
§5.5 硅基激光器
§5.6 总结
参考文献

第六章 硅基光学调制
§6.1 光学调制原理
§6.2 光学调制评价
§6.3 硅基电光调制
§6.4 硅基热光调制
§6.5 硅基声光调制
参考文献

第七章 硅基光电探测器
§7.1 光电探测器的基本原理
§7.2 光电探测器的特性和结构
§7.3 硅光电探测器
§7.4 锗硅光电探测器
§7.5 总结
参考文献

第八章 硅基表面等离子激元器件
§8.1 表面等离子激元概述
§8.2 表面等离子激元局域增强特性
§8.3 表面等离子体激元器件
§8.4 总结
参考文献

第九章 硅基光电子器件工艺与系统集成
§9.1 平面工艺
§9.2 薄膜制备
§9.3 光刻技术
§9.4 刻蚀技术
§9.5 系统集成
§9.6 总结
参考文献
……
第十章 硅基光电子学的应用

好的，这是一本关于中外物理学精品书系·前沿系列中，除了《硅基光电子学》之外其他书籍的详细简介。 中外物理学精品书系·前沿系列 (除《硅基光电子学》外) 一个跨越理论与实践的物理学前沿探索之旅 本系列丛书旨在为广大物理学研究人员、高年级本科生及研究生提供一个深入了解当前物理学各个尖端领域的窗口。我们精选了来自全球顶尖学者和研究团队的原创性、高质量的学术著作，这些书籍不仅涵盖了理论物理学的深刻洞察，也囊括了实验物理学的前沿进展，共同构成了一个多维度的物理学知识图谱。本系列致力于展示物理学如何从微观尺度到宏观尺度，如何驱动技术革新，并解决当代科学面临的重大挑战。 以下是本系列中部分重点书籍的详细介绍： 1. 量子信息与计算的基石：从基本原理到实现挑战 内容聚焦： 本书系统地梳理了量子信息科学的理论基础和实验进展。它从量子力学的基本公设出发，深入探讨了量子比特的编码、量子门操作、纠缠的产生与度量等核心概念。书中详细阐述了量子纠错码的构建原理，并对当前主流的量子计算平台（如超导电路、离子阱、拓扑量子计算等）进行了深入的比较分析。特别值得一提的是，本书对量子算法的发展脉络进行了梳理，包括Shor算法和Grover算法的物理实现路径，以及它们在材料科学、药物研发等领域的潜在应用。此外，本书还讨论了量子通信中的安全传输技术和量子网络的前景。 读者受益： 读者将建立起坚实的量子信息理论框架，并能理解当前量子计算硬件面临的实际工程挑战，为未来在该领域的研究奠定基础。 2. 凝聚态物理的新疆界：拓扑材料与量子相变 内容聚焦： 凝聚态物理正经历一场由拓扑概念驱动的革命。本书聚焦于拓扑绝缘体、拓扑半金属以及高阶拓扑相的理论描述和实验观测。书中详尽阐述了布洛赫能带理论在理解拓扑性质中的关键作用，并引入了新的拓扑不变量。实验部分则详细介绍了如何利用扫描隧道显微镜（STM）和角分辨光电子能谱（ARPES）技术来探测拓扑表面态和边缘态。此外，本书深入探讨了在强关联体系中可能出现的非常规超导电性与量子临界点附近的量子相变行为，为探索全新的量子物质态提供了理论工具和实验范例。 读者受益： 本书将帮助读者掌握分析和分类新型量子物质态的先进工具，并理解拓扑物理如何指导新型低能耗电子器件的设计。 3. 广义相对论与宇宙学前沿：引力波探测的最新成果 内容聚焦： 作为理论物理与实验天体物理的交叉前沿，本书汇集了过去十年间引力波天文学的重大突破。书中首先回顾了爱因斯坦场方程的求解方法，并侧重于黑洞、中子星合并等极端天体物理事件的数值相对论模拟。核心章节深入探讨了LIGO/Virgo/KAGRA等引力波探测器的最新探测结果，包括对双黑洞并合质量分布的统计分析，以及对中子星碰撞后电磁对应体（千新星）的观测。此外，本书还探讨了利用引力波背景来约束早期宇宙的物理模型，以及未来空间引力波探测项目（如LISA）的科学目标。 读者受益： 读者将获得对时空几何本质的深刻理解，并能紧跟引力波物理学的最新实验数据解读和理论模型修正的步伐。 4. 非平衡态统计物理：从湍流到生命系统的动力学 内容聚焦： 传统统计物理主要关注宏观平衡态，然而现实世界充满了复杂的非平衡现象。本书系统地阐述了描述远离平衡态系统的理论工具，如朗之万方程、玻尔兹曼输运方程的推广形式、以及路径积分在非平衡态中的应用。书中将这些理论工具应用于多个领域：首先是流体力学的经典问题——湍流的统计描述，重点分析了能量级联和尺度不变性；其次是软物质物理中活性粒子（如细菌群落）的集体行为；最后，本书还探讨了生物系统（如蛋白质折叠动力学）中的信息处理和能量耗散问题。 读者受益： 本书拓展了读者的统计物理视野，使其有能力应对和量化复杂动态系统中的涨落与耗散效应。 5. 高能物理的未来：标准模型之外的探索 内容聚焦： 尽管粒子物理标准模型取得了巨大成功，但它仍无法解释暗物质、暗能量以及中微子质量等现象。本书全面回顾了当前高能物理实验（如LHC的最新数据）的发现，并着重介绍了探索“新物理”的理论框架。内容涵盖超对称性（SUSY）、额外维度理论、以及各种暗物质候选粒子（如WIMPs、轴子）的探测策略。书中对强子结构、量子色动力学（QCD）的非微扰计算方法，以及未来对希格斯玻色子性质的精确测量的路线图进行了深入的探讨。 读者受益： 读者将清晰地了解粒子物理学当前面临的核心未解之谜，并掌握用于探索这些谜团的理论模型和实验技术。 本系列丛书的出版旨在搭建一座连接基础研究与应用前沿的桥梁，每一本专著都代表了其领域内最前沿、最具影响力的思想和成果，是物理学人不可或缺的深度学习资料。