14半导体器件-光电器件-光吸收与光辐射2学时
- 格式:ppt
- 大小:1.74 MB
- 文档页数:30
光电师的知识点总结第一部分:光电基础知识1. 光电效应光电效应指的是当金属或半导体受到光照射时,会产生电子的排出现象。
这是光电师工作中非常重要的基础知识。
光电效应分为外光电效应和内光电效应。
2. 光电元件光电元件是光电师研究和应用的基础。
常见的光电元件主要包括光敏电阻、光电二极管、光电晶体管等。
3. 光的波粒二象性光具有波粒二象性,既可以表现为波动,也可以表现为粒子。
光电师需要深入了解这一性质,以便更好地理解光电效应和光电元件的工作原理。
4. 光电信号的生成和传输光电师需要了解光电信号的生成和传输机制,包括光信号的接收、放大、转换和传输等方面的知识。
第二部分:光电测量技术1. 光电测量系统光电测量系统是光电师工作中常用的设备,主要包括光电传感器、光谱仪、光电倍增管、光电二极管等。
2. 光电检测原理与方法光电师需要掌握各种光电检测原理与方法,包括光电传感、光谱分析、光电放大、光电转换等。
3. 光电测量技术的应用光电测量技术在工业控制、环境监测、医学诊断等领域有广泛的应用,光电师需要了解这些应用领域的特点和需求,以便更好地开展工作。
第三部分:光电器件与应用1. 光电器件的分类和特性光电器件包括光敏电阻、光电二极管、光电晶体管、光电倍增管等,光电师需要深入了解这些器件的分类、特性和工作原理。
2. 光电器件的应用光电器件在光通信、光学成像、光谱分析、光电传感等方面有广泛的应用,光电师需要了解这些应用领域的需求和技术要求。
3. 光电器件的研发和制造光电师需要了解光电器件的研发和制造流程,包括光电器件的设计、加工、测试和封装等方面的知识。
第四部分:光电系统集成与优化1. 光电系统集成技术光电系统集成技术是光电师工作中非常重要的技术,需要深入了解光电器件的选择、配置、连接、控制等方面的知识。
2. 光电系统优化技术光电系统优化技术是光电师工作中必不可少的技术,需要了解光电系统的性能、效率、稳定性等方面的优化方法。
第五章半导体中的光辐射和光吸收1. 名词解释:带间复合、杂质能级复合、激子复合、等电子陷阱复合、表面复合。
带间复合:在直接带隙的半导体材料中,位于导带底的一个电子向下跃迁,同位于价带顶的一个空穴复合,产生一个光子,其能量大小正好等于半导体材料E。
的禁带宽度g浅杂质能级复合:杂质能级有深有浅,那些位置距离导带底或价带顶很近的浅杂质能级,能与价带之间和导带之间的载流子复合为边缘发射,其光子能量总E小。
比禁带宽度g激子复合:在某些情况下,晶体中的电子和空穴可以稳定地结合在一起,形成一个中性的“准粒子”,作为一个整体存在,即“激子”。
在一定条件下,这些激子中的电子和空穴复合发光,而且效率可以相当高,其复合产生的光子能量小E。
于禁带宽度g等电子陷阱复合:由于等电子杂质的电负性和原子半径与基质原子不同,产生了一个势场,产生由核心力引起的短程作用势,从而形成载流子的束缚态,即陷阱能级,可以俘获电子或空穴,形成等电子陷阱上的束缚激子。
由于它们是局域化的,根据测不准关系,它们在动量空间的波函数相当弥散,电子和空穴的波函数有大量交叠,因而能实现准直接跃迁,从而使辐射复合几率显著提高。
表面复合:晶体表面的晶格中断,产生悬链,能够产生高浓度的深的或浅的能级,它们可以充当复合中心。
通过表面的跃迁连续进行表面复合,不会产生光子,因而是非辐射复合。
2. . 什么叫俄歇复合,俄歇复合速率与哪些因素有关?为什么长波长的InGaAsP 等材料的俄歇复合比短波长材料严重?为什么俄歇复合影响器件的J th 、温度稳定性和可靠性? 解析:● 俄歇效应是一个有三粒子参与、涉及四个能级的非辐射复合的效应。
在半导体中,电子与空穴复合时,把能量或者动量通过碰撞转移给第三个粒子跃迁到更高能态,并与晶格反复碰撞后失去能量。
这种复合过程叫俄歇复合.整个过程中能量守恒,动量也守恒。
●半导体材料中带间俄歇复合有很多种,我们主要考虑CCHC 过程(两个导带电子与一个重空穴)和CHHS 过程(一个导带电子和两个重空穴)。
§3.3 半导体的光吸收和光辐射在半导体中,与光有关的现象就是两点:光吸收与光辐射,这是两个相反过程,它构成光与半导体中的电子相互作用的基本内容。
在光吸收过程中,电子吸收光子能量从低能级跃迁到高能级。
而在光辐射过程中,电子从高能级跃迁至低能级,发射一个光子。
光吸收应用于探测器,光辐射应用于半导体光源。
一、 光吸收半导体中的光吸收主要有五种形式:1、本征吸收半导体吸收光子能量使价带中的电子激发到导带,此过程称为本征吸收。
结果是产生等量的自由电子和自由空穴。
本征吸收产生的条件: g E h ≥ν 既光子能量大于禁带宽度或 g E c h≥λ ν和λ为照射光的频率和波长 ∴h E g ≥ν, c g g m ev E E hc λμλ==≤)()(24.1(阈值波长) c λ只与禁带宽度有关举例: T = 300K E g (ev) c λ(μm)Ge 0.66 1.87Si 1.12 1.1GaAs 1.35 0.922、 杂质吸收杂质能级上的电子(或空穴)吸收光子能量从杂质能级跃迁到导带(或价带),此过程称为杂质吸收。
杂质吸收产生的条件:光子能量大于杂质电离能。
d E h ∆≥ν(施主电离能) n 型 a E h ∆≥ν (受主电离能) p 型阈值波长 )()(1.24m ev E E hc d d c μλ∆=∆= n 型 )()(1.24m ev E E hc a a c μλ∆=∆= p 型 一般杂质电离能比禁带宽度小很多,因此杂质吸收的阈值波长较长 ,多在红外或远红外区。
举例: )(ev E d ∆ )(ev E a ∆ )(m c μλSi:P 0.045 29Si:B 0.0439 29Ge:B 0.0104 120Ge:Au 0.053 25实际上,杂质吸收还可以由价带与施主能级之间的跃迁以及受主能级与导带之间的跃迁而产生,这两种跃迁因能级差大,需要吸收较大的光子能量。
《原子核物理》课程教学大纲课程性质:专业基础课教学对象:核工程与核技术辐射化工专业本科学生学时学分:54学时 3学分编写单位:核工程与技术学院编写人:杜纪富审定人:编写时间:2011年5月一、课程说明1、课程简介本课程是原子物理学课程的姊妹篇,它以阐述原子及原子核的结构、特性为中心。
主要内容包括核结构模型、原子核的放射性、α衰变、β衰变、γ衰变、核反应及核能和放射性的应用等。
2、课程教学目标本课程是近代物理学中的一个重要领域。
通过该门课程的学习,使学生了解和掌握原子核的基本性质和结构、放射性现象及一般规律、原子核反应、射线与物质的相互作用、离子加速器、原子能的利用、核技术及应用、粒子物理的一些简单理论,为学生将来继续学习核工程与核技术的课程奠定理论基础和实验技术能力。
3、预修课程与后续课程大学物理、量子力学、原子物理学4、教学手段及教学方法建议原子核物理学是现代物理学的重要内容,作为应用物理专业的学生,原子核物理学的基础知识理论成为必要的学习内容。
因此本门课程首先把基础知识和基本技能教给学生,使得学生扎实地学好,然后再介绍相关现代科学技术的重要成果。
本课程以讲授为主,然后在课程中会介绍与核辐射相关的案例以及实验等。
5、考核方式平时成绩占30%(考勤、课堂表现和作业),闭卷考试成绩占70%。
6、指定教材杨福家等著,原子核物理(第一版)复旦大学出版社,19937、教学参考书[1] 卢希庭主编,原子核物理,原子能出版社,2000年[2] 王炎森、史福庭,原子核物理学,原子能出版社, 1998年8、教学环节及学时安排表1 课程学时分配表9、教学大纲修订说明二、教学内容第一章原子核物理(8学时)教学目标1、了解原子核物理的研究对象及其发展历史2、理解原子核是由核子(中子和质子)组成的,原子核半径的两种含义。
3、理解原子核的结合能及其与质量的关系。
4、了解原子核的自旋、磁矩、电四极矩、宇称的定义。
本章重点1、原子核半径的两种含义以及结合能与质量的关系。
《光电材料与器件》课程教学大纲一、课程名称(中英文)中文名称:光电材料与器件英文名称:Optoelectronics Materials and Devices二、课程代码及性质专业选修课程三、学时与学分总学时:32学分:2四、先修课程无五、授课对象材料及材料加工类专业本科生六、课程教学目的(对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用)【注:教学目的要突出各项“能力”,且与表1中的某项指标点相对应】本课程是功能材料专业的选修课之一,其教学目的包括:1、掌握激光的产生机制,光纤的传导机制以及熟悉光调制的基本原理。
2、理解光电技术在信息传输,光探测以及光伏等领域的应用原理。
3、能够关注和了解光电材料与技术在日常生活中的应用。
掌握文献检索、资料查询、现代网络搜索工具的使用方法。
能够应用现代工具撰写报告、设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。
七、教学重点与难点:课程重点:(1)光电材料的工作原理和应用。
本课程重点介绍针对半导体材料的电学性能和其在激光领域的应用。
(2)在了解半导体材料相关物理理论知识的基础上,重点学习基于半导体的光电器件的种类、应用和影响性能的因素等。
(3)重点学习的章节内容包括:第2章“激光”(6学时)、第3章“波导”(6学时)、第5章“光探测器”(4学时)。
课程难点:(1)通过本课程的学习,充分理解基于半导体材料的激光基本原理,激光器的基本构造以及应用范围。
(2)通过对光电材料及其光电器件的学习,了解影响光电材料与器件性能的因素和改进策略,从而具备设计和改进光电器件响应性能的能力。
八、教学方法与手段:教学方法:(1)课程邀请相关科研工作者做前沿报告,调动学生学习积极性。
(2)课堂讲授和相关多媒体小视频相结合,提高学生听课积极性,视频与课程内容相关,加深记忆和理解概念;(3)通过期末专题报告的形式,让学生讲解生活中与课程相关的知识或技术,台下的学生听众提问,而台上的学生为自己的观点进行辩护,从而产生互动,加深记忆和理解,更主要是能激发学生的兴趣。
半导体器件与工艺一、课程说明课程编号:140320Z10课程名称(中/英文):半导体器件与工艺/Semiconductor Devices and Technology课程类别:专业选修课学时/学分:48/3先修课程:《半导体物理》,《固体物理》适用专业:应用物理学、光电信息科学与工程、电子信息科学与技术教材、教学参考书:(1)施敏、李明逵著,王明湘、赵鹤鸣译,半导体器件物理与工艺,苏州大学出版社,2014;(2)施敏著,陈军宁、孟坚译,半导体制造工艺基础,安徽大学出版社,2007;(3)崔铮等编著,印刷电子学——材料、技术及其应用,高等教育出版社,2012;(4)Betty Lise Anderson, Richard L. Anderson 著(美),邓宁,田立林,任敏译,半导体器件基础,清华大学出版社,2008;(5)Donald H. Neamen (美) 著,赵毅强,姚素英,史再峰译,半导体物理与器件,电子工业出版社,2014。
二、课程设置的目的意义本课程大纲适用于应用物理学、光电信息科学与工程、电子信息科学与技术等专业,为专业选修个课程。
通过本课程的学习,使学生对半导体物理、半导体器件和半导体制造工艺及原理有一个较完整和系统的概念及理解,同时半导体器件制造相关领域的新设备、新工艺和新技术,使得学生初步具有一定的半导体器件及制备工艺分析和工艺设计能力,以及解决相关器件工艺技术问题的能力。
三、课程的基本要求1 知识要求1) 了解半导体器件和工艺技术发展历程及其重要性。
2) 掌握半导体器件的基本工作原理。
3) 掌握半导体器件的基本制造工艺技术。
2 能力要求1) 具有半导体器件和制备工艺的分析能力。
具有从参考书、文献、网络等获取能够符合自己需求的知识和信息的能力,具有根据半导体器件与工艺技术的发展现状和趋势能实时完善自身知识结构的能力。
2) 具有一定的半导体器件制备工艺设计能力,以及解决相关工艺技术问题的实践能力。
实现光辐射治疗仪技术要求的器件设计与选择光辐射治疗仪(Photobiomodulation Therapy Device)是一种利用光的特定波长来促进人体组织修复、减轻疼痛和促进愈合过程的医疗设备。
为了实现光辐射治疗仪技术要求,我们需要进行器件设计与选择。
下面将详细介绍实现光辐射治疗仪技术要求的器件设计与选择。
1. 光源器件的选择:光源是光辐射治疗仪的核心部分,它需要提供特定波长和适宜的光强度。
常见的光源器件有激光二极管(Laser Diode)、发光二极管(Light Emitting Diode,LED)等。
根据治疗需求,可以选择单一波长的激光二极管或者多波长的LED光源。
同时,根据治疗部位的不同,还需要考虑光源器件的尺寸、散热性能以及工作寿命等因素。
2. 光导器件的设计与选择:光导器件用于将光源的光能高效地输送到治疗部位。
常见的光导器件有光纤(Optical Fiber)和光导波导(Light Guide),其选择需要考虑光的传输效率和治疗部位的特殊性。
例如,对于需要集中照射的小面积部位,光导波导可以提供更精确的照射;对于需要大范围照射的部位,光纤则更适合。
3. 过滤器件的设计与选择:光的特定波长对于不同的治疗效果有着重要的影响。
因此,为了实现光辐射治疗仪的技术要求,我们需要设计与选择适当的过滤器件。
过滤器件可以帮助屏蔽或调节控制光源的波长,确保治疗光的准确性和一致性。
选择过滤器件时,需要考虑波长范围、透过率以及过滤器件的耐久性等因素。
4. 控制系统的设计与选择:光辐射治疗仪需要一个可靠的控制系统来确保光源的参数准确设定和治疗过程的监控。
控制系统包括微控制器或其他控制芯片、传感器、显示屏、按钮等组成。
设计控制系统时,需要考虑参数调节的灵活性、控制精度以及用户界面的友好性。
5. 安全保护装置的设计与选择:安全性是光辐射治疗仪设计中至关重要的方面。
治疗过程中需要保证患者和操作者的安全。
安全保护装置可以包括光辐射功率的监控与限制、过热保护、电源保护等。