半導(dǎo)體光電子學(xué)(緒論)課件

光電子學(xué)

Optoelectronics光電子學(xué)

Optoelectronics緒論一、課程介紹二、光電子學(xué)及其發(fā)展三、光電子器件及其應(yīng)用緒論一、課程介紹

地位作用

課程性質(zhì)

考核性質(zhì)和方式

作業(yè)

成績(jī)?cè)u(píng)定一、課程介紹（非常重要）（專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，必修）（閉卷）（平時(shí):考試30:70）地位作用一、課程介紹（非常重要）（專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，必修）（閉卷教材:

《半導(dǎo)體光電子學(xué)》，黃德修，電子科技大學(xué)出版

社，2013

參考資料:

《光電子學(xué)教程》，張季熊，華南理工大學(xué)出版社，2001

《固體光電子學(xué)》，傅竹西，中國(guó)科技大學(xué)出版社，2012

《光電子學(xué)（第二版）》，馬養(yǎng)武王靜環(huán)包成芳鮑超，浙江大學(xué)出版社，2004教材:

《半導(dǎo)體光電子學(xué)》，黃德修，電子科技大學(xué)出版緒論第1章半導(dǎo)體中光子-電子的互作用第2章半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)和原理第3章半導(dǎo)體激光器的性能第4章半導(dǎo)體中的光吸收和光探測(cè)器第5章半導(dǎo)體光放大器課程主要內(nèi)容緒論課程主要內(nèi)容二、光電子學(xué)及其發(fā)展1.什么是半導(dǎo)體光電子學(xué)？是研究半導(dǎo)體中光子與電子相互作用、光能與電能相互轉(zhuǎn)換的一門(mén)科學(xué)；由光學(xué)和電子學(xué)相結(jié)合而形成的新技術(shù)學(xué)科。涉及量子力學(xué)、固體物理、半導(dǎo)體物理等一些基礎(chǔ)物理；關(guān)聯(lián)著半導(dǎo)體光電子材料及其相關(guān)器件；半導(dǎo)體光電子學(xué)的內(nèi)涵遠(yuǎn)超出半導(dǎo)體光學(xué)或半導(dǎo)體中的

光學(xué)性質(zhì)。即不是簡(jiǎn)單地研究將光作用到半導(dǎo)體上所產(chǎn)生的物理現(xiàn)

象，也研究半導(dǎo)體中電子對(duì)光子的反作用和能動(dòng)性。

二、光電子學(xué)及其發(fā)展1.什么是半導(dǎo)體光電子學(xué)？是研究半導(dǎo)體1873年，史密斯（W．Smith）在“不良導(dǎo)體”硒中看到在光作用下電導(dǎo)增加的現(xiàn)象；1887年，赫茲（Hertz）將各種因光而致電的變化

現(xiàn)象統(tǒng)稱(chēng)為光電效應(yīng)；1897年，湯姆遜（Thomson）發(fā)現(xiàn)電子；1905年，愛(ài)因斯坦（Einstein）提出光子學(xué)說(shuō)。2.半導(dǎo)體光電子學(xué)的發(fā)展電子和光子的發(fā)現(xiàn)和提出，為發(fā)展半導(dǎo)體光電子學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

1873年，史密斯（W．Smith）在“不良導(dǎo)體”硒2.1911年前后，將硒這類(lèi)“不良導(dǎo)體”稱(chēng)為半導(dǎo)體；20世紀(jì)前半葉，將電子在半導(dǎo)體中的行為上升到理論高度，并發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體性能的影響，通過(guò)人為摻入雜質(zhì)改變半導(dǎo)體的導(dǎo)電性質(zhì)；在研究微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理、熱力學(xué)等現(xiàn)代物理的基礎(chǔ)上，形成了半導(dǎo)體物理學(xué)。從而進(jìn)一步奠定了半導(dǎo)體光電子學(xué)的理論基礎(chǔ)。1911年前后，將硒這類(lèi)“不良導(dǎo)體”稱(chēng)為半導(dǎo)體；從而進(jìn)一步推動(dòng)了研究者系統(tǒng)地研究半導(dǎo)體中光子與電子相互作用、光能與電能相互轉(zhuǎn)換，使之成為當(dāng)今極具活力和發(fā)展?jié)摿Φ陌雽?dǎo)體光電子學(xué)。半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)；后來(lái)，在光纖通信需求的強(qiáng)烈拉動(dòng)下，半導(dǎo)體光電子材料、半導(dǎo)體光電子器件（激光器、光探測(cè)器、光放大器等）快速發(fā)展。光電子學(xué)有時(shí)狹義地指光-電轉(zhuǎn)換器件及其應(yīng)用的領(lǐng)域。推動(dòng)了研究者系統(tǒng)地研究半導(dǎo)體中光子與電子相互作用、光能與電能三、光電子器件及其應(yīng)用1.

什么是半導(dǎo)體光電器件2.半導(dǎo)體光電器件的分類(lèi)3.半導(dǎo)體光電器件的發(fā)展

半導(dǎo)體光電器件的應(yīng)用光電子產(chǎn)業(yè)三、光電子器件及其應(yīng)用1.什么是半導(dǎo)體光電器件半導(dǎo)體光電子學(xué)(緒論)ppt課件半導(dǎo)體光電子學(xué)(緒論)ppt課件半導(dǎo)體光電子學(xué)(緒論)ppt課件半導(dǎo)體光電子學(xué)(緒論)ppt課件半導(dǎo)體光電子學(xué)(緒論)ppt課件半導(dǎo)體激光器（LD）的發(fā)展半導(dǎo)體激光器（LD）的發(fā)展半導(dǎo)體光電子學(xué)(緒論)ppt課件半導(dǎo)體光電子學(xué)(緒論)ppt課件發(fā)光二極管（LED）的發(fā)展1965年，GaAsP材料制作的紅色LED商用化。發(fā)光二極管（LED）的發(fā)展1965年，GaAsP材料制作的紅光電探測(cè)器的發(fā)展最早出現(xiàn)的光電子器件是光電探測(cè)器。1958年，英國(guó)勞森等發(fā)明碲鎘汞（HgCdTe）紅外探測(cè)器。1929年，L.R.科勒制成銀氧銫光電陰極，出現(xiàn)了光電管。1939年，前蘇聯(lián)V.K.茲沃雷金制成實(shí)用的光電倍增管。40年代，用半導(dǎo)體材料制成溫差電型紅外探測(cè)器和測(cè)輻射熱計(jì)。50年代中期，可見(jiàn)光波段的硫化鎘、硒化鎘光敏電阻和短波紅外硫化鉛光電探測(cè)器投入使用。后來(lái)，光通訊、信號(hào)處理、傳感技術(shù)的發(fā)展，需要高速、高靈敏度的半導(dǎo)體光電探測(cè)器。為此，發(fā)展了PIN光電探測(cè)器、雪崩光電探測(cè)器（APD）、諧振腔增強(qiáng)型（RCE）光電探測(cè)器、金屬半導(dǎo)體-金屬行波光電探測(cè)器，以及分離吸收梯度電荷和信增（SAGCM）APD等。光電探測(cè)器的發(fā)展最早出現(xiàn)的光電子器件是光電探測(cè)器。1958年半導(dǎo)體光電子材料與器件性能還需不斷提高。半導(dǎo)體光電子學(xué)面臨進(jìn)一步研究的課題：低維（特別是一維和零維）量子材料的進(jìn)一步完善和利用；光子集成（PIC）和光電子集成（OEIC）是半導(dǎo)體光電子學(xué)發(fā)展的制高點(diǎn)和永恒的研究命題；將現(xiàn)有半導(dǎo)體光電子器件的性能提高到極限。充分開(kāi)發(fā)能帶工程的潛力；半導(dǎo)體光電子材料與器件性能還需不斷提高。低維（特別是一維和零半導(dǎo)體光電子學(xué)(緒論)ppt課件信息領(lǐng)域(1)信息領(lǐng)域(1)全球光通訊網(wǎng)絡(luò)分布Globalopticalcommunicationnetworks全球光通訊網(wǎng)絡(luò)分布Globalopticalcommun半導(dǎo)體光電子學(xué)(緒論)ppt課件3個(gè)0.85μm1.31μm1.55μm3個(gè)0.85μm1.31μm1.55μm光纖通信中光電子器件的發(fā)展

第一代:GaAlAsLED和LD/Si-PIN和Si-APD,短距離,低速I(mǎi)nGaAsPLED和LD/Ge-APD和InGaAs-PINInGaAsPsinglemodeLD/InGaAs-PIN,APD長(zhǎng)距離，高速DFBLD（分布反饋式激光器）/InGaAsPIN-FET等

QWLD（量子激光器）…第二代:第三代:第四代:第五代:光纖通信中光電子器件的發(fā)展第一代:GaAlAsLEDLED:(2)LED:(2)超黃純綠黃綠超紅超藍(lán)三基色各種彩色LED燈超黃純綠黃綠超紅超藍(lán)各種顯示模塊各種顯示模塊室內(nèi)外LED滾動(dòng)顯示條屏室內(nèi)外LED滾動(dòng)顯示條屏動(dòng)感燈箱廣告屏動(dòng)感燈箱廣告屏戶外大屏幕彩色顯示屏戶外大屏幕彩色顯示屏全國(guó)大部分城市已由傳統(tǒng)交通燈替換為L(zhǎng)ED交通燈。LED交通燈全國(guó)大部分城市已由傳統(tǒng)交通燈替換為L(zhǎng)ED交通燈。LED交通燈(3)(3)LED:照明與能源領(lǐng)域(1)照明LED:照明與能源領(lǐng)域(1)照明半導(dǎo)體光電子學(xué)(緒論)ppt課件LEDCityLEDCityLED汽車(chē)車(chē)燈

主要得益于低功耗、長(zhǎng)壽命、響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。LED汽車(chē)車(chē)燈主要得益于低功耗、長(zhǎng)壽命、響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。礦燈（左）及其照明效果礦燈（左）及其照明效果(2)能源(2)能源本田兩座夢(mèng)幻之車(chē)：由太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)，

4天行駛3010公里。本田兩座夢(mèng)幻之車(chē)：由太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)，目前全球最大太陽(yáng)能飛機(jī)“陽(yáng)光動(dòng)力”2號(hào)機(jī)翼上裝有1.7萬(wàn)余塊太陽(yáng)能電池為飛機(jī)提供動(dòng)力，白天剩余的能量還可以儲(chǔ)存在鋰電池組中以供夜間飛行，完成全程約3.5萬(wàn)公里的環(huán)球飛行，創(chuàng)造了全球不耗費(fèi)任何燃料、完全依靠太陽(yáng)能作為動(dòng)力的飛機(jī)環(huán)球飛行紀(jì)錄

目前全球4月22日，世界最大太陽(yáng)能飛機(jī)“太陽(yáng)動(dòng)力2號(hào)”如大風(fēng)箏一般，在黑夜里滑翔下降南京機(jī)場(chǎng)。4月22日，世界最大太陽(yáng)能飛機(jī)“太陽(yáng)動(dòng)力2號(hào)”如大風(fēng)箏一般，在黑夜里滑翔下降南京機(jī)場(chǎng)。2015年4月22日，“太陽(yáng)動(dòng)力2號(hào)”在黑夜里滑翔下降南京機(jī)場(chǎng)。駕駛太陽(yáng)能飛機(jī)的是安德烈?波斯貝格（AndreBorschberg）。4月22日，世界最大太陽(yáng)能飛機(jī)“太陽(yáng)動(dòng)力2號(hào)”如大風(fēng)箏一般，軍事領(lǐng)域軍事領(lǐng)域半導(dǎo)體光電子學(xué)(緒論)ppt課件光學(xué)儀器領(lǐng)域激光精密測(cè)距光纖傳感光學(xué)儀器領(lǐng)域激光精密測(cè)距光纖傳感加工領(lǐng)域激光焊接機(jī)激光打標(biāo)(雕刻)機(jī)加工領(lǐng)域激光焊接機(jī)激光打標(biāo)(雕刻)機(jī)醫(yī)療領(lǐng)域醫(yī)療領(lǐng)域主要分支光電材料與元件光成像和顯示光信息處理光通信傳感和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)光學(xué)器材產(chǎn)業(yè)激光器與激光應(yīng)用

5.光電子產(chǎn)業(yè)主要分支光電材料與元件光成像和顯示光信息處理光通信傳感和數(shù)據(jù)2005年：光電子產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值達(dá)到電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值水平；2010年：以光電子信息技術(shù)為主導(dǎo)的信息產(chǎn)業(yè)達(dá)到

5千億美元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模；2010年至2020年：光電子產(chǎn)業(yè)可能逐步取代傳統(tǒng)電子產(chǎn)業(yè)，在21世紀(jì)將成為最大的產(chǎn)業(yè)；成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一。國(guó)際光電子產(chǎn)業(yè)分析光電子產(chǎn)業(yè)——21世紀(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)2005年：光電子產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值達(dá)到電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值水平；國(guó)際光電子我國(guó)光電子產(chǎn)業(yè)2014年900多億美元的產(chǎn)值，占到全球10%左右的市場(chǎng)份額；我國(guó)光電子產(chǎn)業(yè)近年來(lái)的發(fā)展迅速，每年以20%遞增。國(guó)內(nèi)光電子產(chǎn)業(yè)分析我國(guó)光電子產(chǎn)業(yè)2014年900多億美元的產(chǎn)值，占到全球10%長(zhǎng)春北京西安重慶武漢廣州上海合肥南昌無(wú)錫福州浙江我國(guó)光電子產(chǎn)業(yè)基地分布示意圖長(zhǎng)春北京西安重慶武漢廣州上海合肥南昌無(wú)錫福州浙江我國(guó)光電子產(chǎn)總結(jié)理解半導(dǎo)體光電子學(xué)研究半導(dǎo)體中光子與電子的相互作用、光能與電能的相互轉(zhuǎn)換；了解半導(dǎo)體光電子學(xué)的發(fā)展；理解半導(dǎo)體光電器件是光電相互轉(zhuǎn)化的半導(dǎo)體器件；了解半導(dǎo)體光電器件的分類(lèi)；了解半導(dǎo)體光電器件的應(yīng)用?？偨Y(jié)理解半導(dǎo)體光電子學(xué)研究半導(dǎo)體中光子與電子的相互作用、光能0dBm =1mW

3dBm =2mW5dBm =3mW10dBm =10mW20dBm =100mW

-3dBm =0.5mW-10dBm =100