Practical Design and Production of Optical Thin Films pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Marcel Dekker Inc

作者:Willey, Ronald R.

出品人:

页数:568

译者:

出版时间:2002-7

价格:$ 271.14

装帧:HRD

isbn号码:9780824708498

丛书系列:

图书标签:

• 光学薄膜
• 薄膜设计
• 薄膜制备
• 光学镀膜
• 光学涂层
• 材料科学
• 物理学
• 光学工程
• 表面工程
• 纳米技术

聚焦未来显示技术与先进材料的革新：《光电新材料与系统集成技术》 导言：跨越边界的材料科学与工程前沿 本书《光电新材料与系统集成技术》旨在深入探讨当前光电子领域最前沿的材料科学突破、器件设计范式以及复杂的系统集成挑战。我们深知，现代光电器件的性能极限不再仅仅受限于单个组分的优化，而是依赖于多学科交叉融合所形成的全新材料体系和高效的工程化解决方案。本书将目光投向了下一代显示技术、高速光通信、先进传感以及能源转换领域对高性能光电材料的迫切需求，系统梳理了从原子尺度设计到宏观系统性能验证的全过程。 本书的架构围绕三大核心支柱展开：（一）新型光电功能材料的本征特性与调控；（二）关键光电器件的先进制造工艺与性能优化；（三）复杂光电器件的系统级集成与可靠性工程。 --- 第一部分：光电功能材料的本征特性与调控 (Materials Science Fundamentals and Engineering) 本部分是全书的基础，侧重于解析决定光电器件性能的核心材料体系，并探讨如何通过精确的材料工程手段来定制所需的光学、电学和结构特性。 第一章：下一代半导体与量子材料的能带工程 本章详细阐述了宽禁带半导体（如氮化镓家族、氧化物半导体）在功率电子和高亮度发光器件中的应用潜力。重点分析了异质结界面处能带的精确对齐与调控策略，例如通过引入应变工程来优化载流子输运特性。此外，本书深入探讨了量子点（Quantum Dots, QDs）和钙钛矿材料的合成化学与尺寸效应。对于钙钛矿，我们将分析其环境敏感性、缺陷容忍度及其在光伏和发光中的激子动力学行为，并介绍提高其长期稳定性的钝化技术。 第二章：智能光学涂层与表面等离子体材料 本章跳出了传统的介质膜概念，聚焦于超材料（Metamaterials）和超表面（Metasurfaces）的设计原理。详细解析了亚波长结构如何实现对电磁波的负折射、相位梯度调控等非传统光学现象。在材料选择上，重点分析了金属-介质复合结构（如银、金纳米结构）在表面等离子体共振（SPR）中的作用，及其在高灵敏度传感和光捕获中的应用。此外，讨论了环境响应型智能涂层（如热致变色、电致变色材料）的化学设计，及其在智能窗和自适应光学系统中的集成潜力。 第三章：先进光子晶体与微纳结构的光场操控 本章深入探讨了周期性介质结构——光子晶体（Photonic Crystals, PhCs）的理论基础和三维（3D）制造技术。重点在于如何利用其布拉格反射和光子带隙效应来限制、引导和增强光场。本书将介绍基于电子束光刻（EBL）、聚焦离子束（FIB）以及纳米压印等技术在构建高品质二维（2D）和三维光子晶体结构中的应用，并分析这些结构在集成滤波器、光子晶体光纤和高Q值谐振腔中的性能表现。 --- 第二部分：关键光电器件的先进制造工艺与性能优化 (Device Fabrication and Performance Engineering) 在理解了材料特性后，本部分转向实际器件的制造流程，探讨如何将材料转化为高性能、可量产的光电器件。 第四章：下一代显示面板的像素级驱动与封装挑战 本章集中于MicroLED 和高分辨率OLED的制造工艺。对于MicroLED，重点分析了巨量转移（Mass Transfer）技术的精度、缺陷修复机制以及驱动电路与LED阵列的异质集成问题。在OLED方面，本书关注于电荷注入层的优化、主体材料的分子设计，以及如何通过精确的薄膜沉积（如原子层沉积ALD）来控制器件寿命和色纯度。此外，探讨了先进的封装技术，如薄膜封装（TFE），以应对高亮度、高效率器件对水氧的严苛要求。 第五章：高速光通信中的异质集成与光电探测器设计 本章侧重于硅光子学（Silicon Photonics）平台上的集成挑战。详细介绍了III-V族半导体（如InP, GaAs）与硅基衬底的键合、外延生长与耦合技术，以实现高效的激光器和调制器集成。在探测器方面，本书分析了雪崩光电二极管（APD）和PIN探测器的结构优化，特别是针对高带宽和低噪声性能的要求，如何设计InGaAs或SiGe异质结构以实现更宽光谱响应和更高的增益-带宽积。 第六章：高分辨率光谱成像与传感器的制造工艺 本章探讨了如何将上述材料和结构应用于先进的成像和传感系统中。内容涵盖了滤光片阵列（Color Filter Arrays, CFA）的精密沉积与图案化技术，以及用于红外成像的微测辐射热计（Microbolometer）的结构设计与热学隔离优化。对于新型传感应用，例如基于表面增强拉曼散射（SERS）的化学/生物传感器，本书详细阐述了活性纳米材料的可控沉积方法，以确保传感界面的稳定性和一致性。 --- 第三部分：复杂光电器件的系统级集成与可靠性工程 (System Integration and Reliability Engineering) 成功的应用需要光电器件不仅仅是高性能的单体，更需要作为复杂系统中的稳定组成部分。本部分关注系统集成、热管理和长期可靠性。 第七章：光电器件的热管理与长期稳定性分析 任何高功率密度或高效率的光电器件都面临热失控的风险。本章详细介绍了热设计与分析方法，包括有限元分析（FEA）在预测局部热点中的应用。重点讨论了先进的热界面材料（TIMs）的选择与应用，以及将热量快速从活性区域导出的结构设计（如热沉集成）。在可靠性方面，本书涵盖了电迁移、光照老化、机械应力导致的失效机制，并介绍了加速寿命测试（ALT）的设计与数据外推方法，以预测器件的实际使用寿命。 第八章：模块化光电系统总装与光路对准 光电器件的性能极易受到其在系统中的物理位置影响。本章专注于微米级和纳米级的光路对准技术。详细介绍了自动化装配流程（如激光辅助对准、视觉反馈系统）在多组件耦合中的应用。讨论了光学对准公差的建立、多层堆叠器件（如3D集成）的精确耦合方法，以及如何利用先进的粘接剂和固定技术来确保系统在振动和温度变化下的光学性能稳定性。 第九章：面向工业应用的质量控制与过程监控 本书最后一部分聚焦于如何将实验室技术转化为工业级、高重复性的生产流程。内容包括在线质量控制（In-line Metrology）方法，如实时光谱反射仪、偏光光度计在沉积和刻蚀过程中的应用。探讨了缺陷检测与分类的标准，以及如何利用机器学习模型对生产数据进行实时反馈控制，以确保每一批次产品的性能一致性，从而满足工业对高成品率和低变异性的要求。 --- 总结： 《光电新材料与系统集成技术》全面覆盖了从前沿材料的理论设计、先进的纳米制造工艺到最终的系统级可靠性工程，为从事光电子器件研发、制造和系统集成的工程师与研究人员提供了一个深度、广度兼备的参考框架。它强调的是跨学科的协同作用，是理解和推动下一代光电技术商业化的关键读物。

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