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韩涛，曹仕秀，杨鑫 著

图书标签:

• 光电材料
• 光电器件
• 半导体材料
• 光电子学
• 材料科学
• 物理学
• 电子工程
• 光学
• 纳米材料
• 信息技术

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030516725

版次：01

商品编码：12162808

包装：平装

丛书名： 普通高等教育电子电气信息类应用型本科系列规划教材

开本：16开

出版时间：2017-03-01

页数：264

正文语种：中文

内容简介

光电子技术是光电产业的支柱与基础，涉及光电子学、光学、材料学、计算机技术等前沿理论，是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术科学，光电技术的基础是光电材料与器件。本教材主要涉及光电材料的基础理论、物理特性、光电器件以及相关的应用。课程内容主要涉及光-电转换材料与器件、电-光转换材料与器件和透明导电材料。

目录

第1章 绪论
1.1 光电子技术简介
1.1.1 光电子技术发展历程
1.1.2 光电子技术相关概念
1.2 光电材料与器件的概念、地位及作用
1.2.1 光电材料与器件的基本概念
1.2.2 光电材料与器件在光电技术中的地位与作用
1.3 本书的理论基础
1.3.1 光电转换材料与器件
1.3.2 电光转换材料与器件
1.3.3 透明导电材料
参考文献

第2章 光电材料理论基础
2.1 能带理论
2.1.1 晶体的薛定谔方程及其近似解
2.1.2 布洛赫定理
2.1.3 目期性边界条件
2.1.4 能带及其一般特性
2.1.5 布里渊区
2.1.6 金属、半导体和绝缘体
2.1.7 电子、空穴和载流子
2.2 材料中的光吸收过程
2.2.1 基本吸收
2.2.2 允许和禁戒的直接跃迁
2.2.3 间接跃迁
2.2.4 激子
2.3 光电效应
2.3.1 外光电效应
2.3.2 光电导效应
2.3.3 光生伏特
2.3.4 温差电效应
2.3.5 热释电效应
2.3.6 光子牵引效应
参考文献

第3章 微纳光电材料及器件
3.1 纳米光电材料及器件
3.1.1 纳米光电材料
3.1.2 纳米光电器件
3.2 光子晶体及光子晶体器件
3.2.1 光子晶体的结构
3.2.2 光子晶体的基本特性
3.2.3 光子晶体器件
3.3 超材料及相关器件
3.3.1 超材料
3.3.2 负折射率材料及器件
3.3.3 隐身斗篷
3.4 表面等离子体激元及器件
3.4.1 基本原理及性质
3.4.2 表面等离子体光波导
3.4.3 表面等离子体共振传感器
参考文献

第4章 半导体发光材料与器件
4.1 半导体发光材料晶体导论
4.1.1 晶体结构
4.1.2 缺陷及其对发光的影响
4.1.3 能带结构
4.1.4 半导体发光材料的条件
4.2 半导体对光的吸收
4.2.1 半导体对光的吸收机构分类
4.2.2 半导体光吸收理论
4.3 半导体的激发与发光
4.3.1 PN结及其特性
4.3.2 注入载流子的复合
4.4 发光二极管照明技术
4.4.1 LED基本特性
4.4.2 LED发光原理
4.4.3 LED特性参数
4.4.4 LED驱动技术
4.4.5 LED应用
4.5 有机材料光致发光和电致发光
参考文献

第5章 无机光致发光材料
5.1 无机光致发光
5.1.1 光致发光过程
5.1.2 光辐射返回基态：发光
5.1.3 非辐射返回基态
5.2 荧光粉发光原理
5.2.1 基本概念
5.2.2 荧光粉的特性
5.3 荧光粉的发展历史和现状
5.3.1 荧光灯用荧光粉的发展历史
5.3.2 稀土三基色荧光粉
5.3.3 白光LED荧光粉
5.4 荧光粉的主要制备方法
5.4.1 高温固相法
5.4.2 燃烧合成法
5.4.3 溶剂(水)热法
5.4.4 溶胶一凝胶法
5.4.5 沉淀法
5.4.6 喷雾热解法
5.4.7 微乳液法
5.4.8 高分子网络凝胶法
5.4.9 微波法
参考文献

第6章 LED封装技术
6.1 LED封装方式
6.1.1 引脚式封装
6.1.2 表面贴装式封装
6.1.3 功率型封装
6.1.4 集成式多芯片器件封装
6.1.5 其他封装方式
6.2 LED封装工艺
6.3 LED封装材料与设备
6.3.1 LED封装材料
6.3.2 LED封装设备
6.4 荧光粉涂覆技术
6.4.1 调荧光粉
6.4.2 荧光粉涂覆
6.5 LED散热技术
6.5.1 热量来源
6.5.2 热量对LED的影响
6.5.3 LED的散热机制及解决方案
6.6 LED光学结构
6.6.1 LED光转化结构
6.6.2 LED配光结构
6.6.3 LED封装仿真与设计
6.7 功率型LED封装关键技术
参考文献

第7章 透明导电材料
7.1 透明导电薄膜简介
7.2 代表性的TCO材料
7.3 TCO的导电性
7.3.1 TCO的导电原理
7.3.2 能带、轨域与迁移率
7.3.3 N型与P型TCO
7.3.4 载流子的生成
7.3.5 TCO的导电性与温度及载流子浓度的关系
7.3.6 TCO中的载流子散射与电阻的关系
7.4 TCO的光学性质
7.4.1 TCO的透光原理
7.4.2 电浆振动与电浆频率
7.4.3 布尔斯坦一莫斯效应
7.4.4 载流子浓度与透光性
7.5 透明导电材料技术
7.5.1 ITO
7.5.2 其他导电与透明的折中方案
7.5.3 软性ITO薄膜
7.5.4 纳米银线
参考文献

第8章 触控屏
8.1 触控技术的发展
8.1.1 触控技术的产生
8.1.2 触摸屏的定义
8.1.3 触摸屏的分类
8.2 电阻触摸屏
8.3 电容触摸屏
8.3.1 表面电容触摸屏
8.3.2 投射电容式触摸屏
8.4 其他触控技术
8.4.1 红外线技术触摸屏
8.4.2 表面声波式触摸屏
8.5 触控技术前沿
8.5.1 嵌入式触摸屏
8.5.2 forcetouch技术
8.5.3 柔性触控技术
8.6 触摸屏生产工艺介绍
8.6.1 玻璃式触摸屏的生产工艺
8.6.2 薄膜式触摸屏的生产工艺
8.6.3 薄膜触摸屏黄光工艺流程
8.7 电容式触摸屏生产设备和材料
8.7.1 电容式触摸屏主要生产设备
8.7.2 电容式触摸屏生产辅助材料
参考文献

第9章 显示屏
9.1 显示技术简介
9.2 显示器的工作原理及特点
9.2.1 阴极射线管显示器
9.2.2 液晶显示器
9.2.3 等离子体显示器
9.2.4 有机电致发光显示器
9.2.5 LED显示器
9.2.6 OLED显示器
9.3 TFT-LCD的器件结构和工作原理
9.3.1 液晶材料及其性能特点
9.3.2 panel板的结构及其工作原理
9.3.3 背光源的结构及其原理
9.4 TFT-LCD材料技术及工艺技术
9.4.1 TFT-LCD材料技术
9.4.2 TFT-LCD工艺技术
9.5 OLED显示屏
9.5.1 OLED显示原理及应用
9.5.2 OLED器件制备
9.5.3 OLED的优缺点分析
9.5.4 OLED的驱动方式
9.5.5 OLED产业面临的挑战
参考文献

第10章 太阳能电池材料及应用
10.1 光伏技术与太阳能电池
10.1.1 太阳能电池的发展历程
10.1.2 太阳能电池原理
10.1.3 太阳能电池的分类
10.2 晶硅太阳能电池
10.2.1 多晶硅薄膜太阳能电池
10.2.2 非晶硅薄膜太阳能电池
10.3 化合物半导体薄膜电池
10.3.1 CdTe太阳能电池
10.3.2 CIGS太阳能电池
10.3.3 GaAs太阳能电池
10.4 新型太阳能电池
10.4.1 染料敏化太阳能电池
10.4.2 有机薄膜太阳能电池
10.4.3 钙钛矿太阳能电池
参考文献

《光电材料与器件》图书简介 一、 编纂宗旨与核心价值 《光电材料与器件》一书，汇集了该领域前沿理论、实验进展与工程应用。本书旨在为广大科研人员、工程技术人员、高校师生提供一本全面、深入、实用的参考典籍。我们力求展现光电材料与器件的魅力，剖析其工作机理，揭示其发展趋势，并展望其广阔的应用前景。本书的编纂，聚焦于基础理论的夯实，实验技术的精进，以及工程实践的创新，力图搭建一座连接学术研究与产业应用的坚实桥梁。 二、 内容框架与章节要点 本书共分为十二章，每一章节都围绕着光电材料与器件的某个关键方面进行深度探讨。 第一章：光电材料基础理论 本章将系统性地阐述光电材料的物理基础。我们将从晶体结构、能带理论入手，深入分析半导体、导体、绝缘体等材料的能带结构及其与光电特性的关系。重点将放在载流子输运机制、掺杂效应、缺陷对材料性能的影响等。此外，还将介绍自由电子、空穴的产生与复合过程，以及它们在电场作用下的行为。对于新型光电材料，如量子点、二维材料等，也将介绍其独特的电子结构和潜在的光电响应特性。 第二章：光与物质的相互作用 本章将深入解析光波与材料之间的基本相互作用。内容涵盖光的吸收、发射、散射、反射、折射等现象。我们将详细介绍光子能量与电子能级跃迁的关系，分析不同波长光与材料相互作用的微观机理。例如，本征吸收、杂质吸收、自由载流子吸收等。对于透明材料，将讨论其在不同波段的透过特性。对于半导体材料，将重点阐述光激励下的电子-空穴对产生与复合过程，这是许多光电器件工作的基础。 第三章：有机光电材料 本章将聚焦于具有独特光电性能的有机材料。我们将介绍共轭聚合物、小分子有机半导体等材料的分子结构、合成方法及其光电特性。内容包括有机材料的光吸收与发射光谱、电荷传输能力、激子形成与衰减过程。还将重点介绍有机光电材料在有机发光二极管（OLED）、有机太阳能电池（OSC）、有机光电探测器等器件中的应用机理与性能优化策略。 第四章：无机半导体光电材料 本章将详细介绍在现代光电器件中扮演核心角色的无机半导体材料。我们将系统性地梳理硅（Si）、砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）等经典半导体材料的晶体结构、电子能带特性、光学性质以及电学性质。对于这些材料，我们将深入探讨其载流子迁移率、寿命、掺杂特性等关键参数。此外，还将介绍一些新兴的无机半导体材料，如钙钛矿（Perovskites）等，并分析其在光伏、LED等领域的潜力。 第五章：纳米光电材料与器件 本章将探讨纳米尺度下材料展现出的奇异光电特性。我们将介绍量子点、纳米线、纳米棒、二维纳米片（如石墨烯、TMDs）等纳米结构材料的制备方法、形貌控制及其在光电器件中的独特优势。量子效应、表面等离激元效应等在纳米材料中的体现将是重点。本书还将阐述如何利用纳米材料的优势来提升光电器件的效率、稳定性以及功能多样性，例如在高效太阳能电池、量子点LED、纳米光探测器等方面的应用。 第六章：光电探测器 本章将深入剖析各类光电探测器的原理、结构设计与性能表征。我们将系统介绍光电导探测器、光电二极管（PIN、APD）、光电倍增管（PMT）、CMOS/CCD图像传感器等。重点将放在材料选择、器件结构优化、响应速度、灵敏度、噪声抑制等关键技术。此外，还将讨论不同探测器在可见光、红外、紫外等波段的应用，以及在通信、成像、遥感等领域的具体实例。 第七章：发光器件 本章将聚焦于能够将电能转换为光能的光电器件。我们将详细介绍发光二极管（LED）、有机发光二极管（OLED）、量子点发光二极管（QLED）等。内容将涵盖pn结发光机理、注入复合过程、电致发光效率、光谱特性、器件结构设计以及驱动电路。本书还将探讨如何通过材料设计和器件结构优化来提升发光器件的发光效率、色纯度、寿命和可靠性，并分析其在显示、照明等领域的最新进展。 第八章：光伏器件（太阳能电池） 本章将集中探讨将光能转化为电能的太阳能电池技术。我们将系统介绍不同类型太阳能电池的工作原理，包括晶硅电池、薄膜电池（CdTe, CIGS）、染料敏化太阳能电池（DSSC）、有机太阳能电池（OSC）、钙钛矿太阳能电池（PSC）等。重点将放在光生电荷的产生、分离、输运和收集过程，以及影响其能量转换效率的关键因素。本书还将分析材料选择、界面工程、钝化技术和封装工艺对太阳能电池性能的影响，并展望其未来发展方向。 第九章：光调制器与光开关 本章将探讨如何利用光电材料控制光信号的强度、相位或偏振。我们将介绍电光调制器、声光调制器、磁光调制器以及基于微机电系统（MEMS）的光开关等。内容将涉及材料的电光效应、声光效应、磁光效应的物理机理，以及不同调制器和开关的工作原理、性能参数（如调制深度、消光比、开关速度、插入损耗）及其在光通信、光计算、光学传感等领域的应用。 第十章：光电传感器与成像技术 本章将深入介绍利用光电材料构建的各类传感器，以及其在成像技术中的应用。我们将讨论光敏电阻、光电耦合器、图像传感器（CCD, CMOS）的工作原理。此外，还将涵盖热电传感器、压电传感器等与光电转换相关的传感器。本书将重点介绍这些传感器如何捕捉环境中的光信号或光引起的物理变化，并将其转换为电信号，以及它们在环境监测、工业自动化、医疗成像、安防监控等领域的广泛应用。 第十一章：光电器件的制造与表征技术 本章将专注于光电器件的实际制造过程和性能评估方法。内容包括薄膜沉积技术（如MOCVD, MBE, PVD, CVD）、光刻技术、刻蚀技术、掺杂技术、电极制备技术等。在表征方面，我们将介绍材料的晶体结构分析（XRD）、形貌观察（SEM, TEM）、光学表征（UV-Vis, PL, Raman）、电学测量（I-V, C-V, Hall效应）以及器件性能测试方法。本书将强调工艺流程控制、缺陷分析与良率提升的重要性。 第十二章：光电材料与器件的未来发展趋势 本章将展望光电材料与器件领域的未来发展方向。我们将讨论诸如柔性电子、可穿戴设备、人工智能与光电融合、新能源领域的突破、生物光子学应用、以及新型量子材料在光电器件中的潜力等前沿话题。本书还将分析当前面临的挑战，如效率提升、成本降低、稳定性增强、环境友好性等，并提出未来研究的重点方向和潜在的颠覆性技术。 三、 目标读者与适用范围 本书面向对象广泛，包括但不限于： 高校学生： 作为光电材料、电子科学与技术、物理学、材料科学、化学等相关专业的本科生和研究生教材或参考书。 科研人员： 为从事光电器件、半导体材料、纳米材料、固态物理等领域研究的研究生、博士后及研究员提供系统性的理论支撑和实验参考。 工程技术人员： 为光电产业（如半导体、显示、照明、通信、新能源等）的工程师、技术人员提供深入的专业知识和解决实际问题的思路。 相关领域的决策者和管理者： 帮助他们了解光电技术的发展现状和未来趋势，为技术投资和战略规划提供决策依据。 四、 本书特色与价值体现 理论深度与广度兼备： 深入浅出地讲解了光电材料与器件的核心理论，同时涵盖了该领域的最新研究进展和多元化的应用。 结构逻辑清晰： 内容编排循序渐进，从基础理论到具体器件，再到制造表征和未来趋势，形成完整的知识体系。 紧跟前沿： 关注当前最热门的光电材料和器件，如钙钛矿、二维材料、量子点等，并探讨其在新能源、信息技术等领域的应用。 注重工程实践： 在理论讲解的同时，融入了器件结构设计、制造工艺和性能表征等工程实践内容，增强了本书的实用性。 图文并茂： 包含大量原理示意图、器件结构图、实验数据图表和应用实例图片，有助于读者更直观地理解复杂概念。 《光电材料与器件》将是一部不可多得的、能够帮助读者构建扎实光电基础、把握前沿动态、激发创新灵感的权威性参考书籍。

评分☆☆☆☆☆

我个人对这个领域算是有一定的基础，虽然不是专业研究者，但也一直保持着浓厚的兴趣。市面上关于光电材料的书籍不少，但很多要么过于偏重理论，要么就只是罗列一些技术名词，真正能够将理论与实践、基础与前沿相结合的书却不多见。这本书的“光电材料与器件”这个书名，给我的感觉是它试图搭建起一座连接基础理论和实际应用的桥梁。 我特别关注书中对于“光电转换机理”的深入分析。例如，在提到“钙钛矿太阳能电池”时，我希望它不仅介绍其优异的光电转换效率，更能细致地讲解其内在的载流子产生、分离和传输机制，以及可能存在的缺陷和损耗是如何被克服的。同样，对于“LED发光机理”，书中是否会详细阐述半导体pn结的电致发光过程，以及如何通过材料设计和结构优化来提升发光效率和色纯度，这些都是我非常想了解的。此外，书中关于“光电器件的封装技术”的内容也很吸引我，毕竟一个高性能的器件，也需要恰当的封装来保护其免受环境影响，延长使用寿命。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引人的，深邃的蓝色背景，点缀着抽象的光斑和线条，给人一种科技感和未来感。我一直对那些能够转化光能的神奇材料很感兴趣，比如太阳能电池，LED灯，还有各种传感器。读了这本书的目录，我发现里面涉及的领域相当广泛，从基础的光学原理，到各种新型光电材料的合成与表征，再到器件的制备和性能测试，内容可以说涵盖了整个光电材料与器件的生命周期。 我特别期待书中关于“新型量子点材料在发光器件中的应用”这一章节。量子点以其独特的量子尺寸效应，能够发出极其纯净、可调谐的颜色，这在显示技术、照明以及生物成像领域都有着巨大的潜力。我很好奇书中会如何深入浅出地介绍量子点的光学特性，以及如何通过控制量子点的尺寸、形状和表面化学性质来优化其发光效率和稳定性。另外，关于“有机光伏电池的效率提升策略”的章节也让我跃跃欲试，有机材料的柔韧性和低成本制备优势，使其在可穿戴设备和建筑集成太阳能等领域备受瞩目，书中对相关研究进展的梳理和未来发展方向的展望，一定能给我带来很多启发。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对新兴科技充满好奇心的普通读者，我一直对那些能够“捕捉”和“利用”光的技术很着迷。这本书的名字《光电材料与器件》听起来就非常专业，但也正是这种专业性，让我觉得它可能蕴含着许多我 hitherto 未知的奥秘。我尤其期待书中对于“光电探测技术”的应用介绍。我常常在想，我们看到的那些精密仪器，例如红外相机、夜视仪，甚至是手机里的摄像头，背后都有着复杂的光电转换过程。 我希望书中能够详细解释不同类型光电探测器的工作原理，比如CCD和CMOS传感器是如何将光信号转化为电信号的。我也会关注书中是否会提及一些前沿的探测技术，例如太赫兹探测，或者量子探测。此外，书中关于“光电控制系统”的论述也很有吸引力。在工业自动化、智能家居等领域，光电传感器扮演着至关重要的角色，它们如何被集成到控制系统中，实现对环境的感知和反馈，这无疑是令人兴奋的。我期待书中能提供一些实际的案例分析，让我能够更直观地理解这些复杂技术是如何落地应用的。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的第一印象是它涵盖的范围相当广阔，从基础的物理化学原理，到各种具体的光电器件的开发和应用，都似乎囊括其中。我一直对“光学成像”这个话题非常感兴趣，而光电材料和器件是实现高质量光学成像的关键。我希望书中能够深入讲解不同成像技术背后的光电原理。 例如，在讨论“光电探测器的响应特性”时，我希望它能详细解释不同探测器在不同波段的响应范围、灵敏度和噪声水平，以及这些特性如何影响最终的成像质量。我还想知道书中是否会介绍一些特殊的成像技术，比如多光谱成像或高光谱成像，它们是如何通过选择和分析不同波段的光信号来获取更丰富信息的。另外，关于“光电信号处理与图像重建”的部分也让我充满期待，任何传感器都需要对采集到的原始信号进行处理，才能最终形成可供观察的图像。我期待书中能对这些信号处理算法和图像重建技术进行一些基础性的介绍，让我能够理解从原始的光信号到最终图像的转变过程。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的时候，我脑子里冒出的第一个念头是“终于有本能真正讲透的了！”。我之前零零散散地看过一些关于光电材料的文章和文献，但总觉得不够系统，很多关键的原理和技术细节总是模糊不清。这本书的标题“光电材料与器件”就非常直接和清晰，它承诺的是一个全面的讲解，而不是碎片化的信息堆砌。我最看重的是书中对于“器件”部分的阐述。材料再好，如果不能有效地转化为器件，也就失去了实际意义。因此，我非常关注书中关于各种光电器件的设计、制备工艺以及性能优化等方面的介绍。 例如，书中在讨论“半导体光电探测器”时，我希望它能详细解释不同结构的探测器（如PIN结、雪崩光电二极管）的工作原理，以及它们在响应速度、量子效率、噪声等方面的优劣。我还想知道书中是如何讲解“光电耦合”这个概念的，它在实现高效的光信号转换中扮演着怎样的角色。再者，对于“光电器件的可靠性与寿命评估”，这也是一个非常实际但常常被忽视的方面，我期待书中能够提供相关的理论模型和实验方法，帮助读者理解器件在使用过程中可能遇到的问题，并学会如何进行预防和改善。