《半导体光电子学》教学大纲

PAGE1《半导体光电子学》课程简介课程名称：半导体光电子学/SemiconductorOpticElectronics课程编号：08054001学分/学时：3学分/48学时（课内实验:0上机:0课外实践：0）开课学期：第6学期适用专业：光源与照明建议修读学期：6开课单位：数理科学与工程学院光源与照明系先修课程：大学物理、量子力学、固体物理、半导体物理考核方式与成绩评定标准：课程考核采用百分制。课程考核成绩采用平时成绩+期终考试成绩相结合的方式，平时成绩占课程考核成绩的30%，平时成绩考核采用考勤、作业、课堂提问和报告相结合的方式；期终成绩考核采用闭卷考试方式，期终考试成绩占课程考核成绩的70%。教材与主要参考书目教材黄德修主编，半导体光电子学第二版，电子工业出版社，2013年。主要参考书目1．卢俊、陈亚孚主编，光电子器件物理学，电子工业出版社，2009年；2．汪贵华主编，光电子器件（第二版），国防工业出版社，2014年；3．杨德仁主编，硅基光电子发光材料与器件，科学出版社，2016年；4.贾东方主编，光子器件物理，电子工业出版社，2013年；内容概述本课程是光源与照明本科专业的必修专业基础课，本课程主要阐述了各种半导体器件工作原理及其应用。通过学习本课程，使学生掌握各种器件的基本理论和基本规律，培养学生分析和应用半导体各种物理效应的能力。英文：Thiscourseisacompulsorybasicprofessionalcourseforundergraduatestudentsoflightsourceandlightingspecialty,thiscoursemainlyintroducestheworkingprincipleandapplicationofvarioussemiconductordevices.Bylearningthiscourse,studentscanmasterthebasictheoryandrulesofvariousdevices,andcancultivatestudents’abilitytoanalyzeandapplyvariousphysicaleffectsofsemiconductors.《半导体光电子学》教学大纲课程编号：08054001课程名称：半导体光电子学/SemiconductorOpticElectronics学分:3学时：48（实验：0上机：0课外实践：0）适用专业：光源与照明建议修读学期：6开课单位：数理科学与工程学院光源与照明系先修课程：大学物理、量子力学、固体物理、半导体物理一、课程性质、目的与任务课程性质本课程是高等学校工科专业光源与照明的一门必修的专业基础课程。涉及量子力学、固体物理、半导体物理等一些基础物理，也关联着半导体光电子材料及其相关器件，在信息和能源等领域有着广泛的应用。教学目标：使学生通过本课程的学习，获得光电子学方面必要的基础理论，基本知识和基本技能，初步具备应用所学理论来分析解决实际问题的能力，为学习后续课程和专业知识以及从事工程技术工作和科研工作打下理论基础；掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;具有一定的创造性思维能力、创新实践能力、科技开发能力、科学研究能力和跟踪掌握该领域新理论、新知识、新技术的能力。（对应培养要求：2，4，6，7，12）本课程的目的是学习半导体光电子学的基本理论，掌握各种基本器件的工作原理，培养学生分析和应用各种半导体器件的能力。具体要求如下：（1）要求学生掌握半导体光电子学的理论知识；（2、4）（2）了解半导体器件的前沿知识。（6、7）（3）具有运用和从事半导体器件基本研发的能力。（6、12）二、教学内容、基本要求及学时分配课程内容教学要求重点（☆）难点（△）学时安排实验学时上机学时备注第一章半导体中光子-电子的相互作用2第一节半导体中量子跃迁的特点C讲授第二节直接带隙与间接带隙跃迁B☆讲授第三节光子密度分布与能量分布C讲授第四节电子态密度与占据几率C△讲授第五节跃迁速率与爱因斯坦关系C讲授第六节半导体中的载流子复合B☆讲授第七节增益系数与电流密度的关系C讲授第二章异质结6第一节异质结及其能带图A☆讲授第二节异质结在半导体光电子学器件中的作用B讲授第三节异质结中的晶格匹配B☆讲授第四节对注入激光器异质结材料的要求C讲授第五节异质结对载流子的限制C讲授第三章平板介质光波导理论6第一节光波的电磁场理论B讲授第二节光在平板介质波导中的传输特性B☆讲授第三节矩形介质波导C讲授第四章异质结半导体激光器8第一节概述C讲授第二节光子在谐振腔内的震荡B☆讲授第三节在同质结基础上发展的异质结激光器A讲授第四节条形半导体激光器B☆讲授第五节条形半导体激光器中的增益光波导C△讲授第六节垂直腔表面发射激光器B讲授第七节分布反馈（DFB）半导体激光器C讲授第五章半导体激光器的性能8第一节半导体激光器的阈值特性B讲授第二节半导体激光器的效率B☆讲授第三节半导体激光器的远场特性A△讲授第四节半导体激光器的模式特性A讲授第五节半导体激光器的光谱线宽A☆讲授第六节半导体激光器的瞬态特性C讲授第七节半导体激光器的退化和失效C讲授第六章低维量子半导体材料4第一节概述C讲授第二节量子阱的基本理论和特点B讲授第三节基于量子阱材料的半导体激光器A☆讲授第四节量子线与量子点B△讲授第七章半导体光放大器2第一节概述C讲授第二节半导体光放大器的性能要求B☆讲授第三节半导体光放大器的应用展望C讲授第八章可见光半导体光发射器件2第一节概述C讲授第二节红光半导体发射器件B讲授第三节蓝光半导体发射器件B讲授第九章半导体中的光吸收和光探测器6第一节本征吸收B☆讲授第二节半导体中的其他光吸收C讲授第三节半导体光电探测器的材料和性能参数C讲授第四节无内部倍增的半导体光探测器B讲授第五节半导体雪崩光电二极管（APD）B讲授第六节基于量子阱材料的光探测器B△讲授第十章半导体光电子器件集成2第一节概述C讲授第二节制约光子集成和光电子集成发展的某些因素C讲授第三节某些推动光子集成发展的潜在科学技术C讲授总复习2（教学基本要求：A-熟练掌握；B-掌握；C-了解）三、教学方法与教学手段课堂教学与网上课堂相结合；常规教学与多媒体教学相结合。四、考核方式与成绩评定标准考核方式：全校工科闭卷统考。成绩评定标准：课程总评成绩=考试卷面成绩（70%）+平时成绩（30%）。五、教材与主要参考书目【教材】黄德修主编，半导体光电子学第二版，电子工业出版社，2013年。【主要参考书目】1．卢俊、陈亚孚主编，光电子器件物理学，电子工业出版社，2009年；2．汪贵华主编，光电子器件（第二版），国防工