Photoemission from Optoelectronic Materials and Their Nanostructures pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Ghatak, Kamakhya Prasad/ Bhattacharya, Sitangshu/ De, Debashis

出品人:

页数:348

译者:

出版时间:2009-7

价格:$ 180.80

装帧:

isbn号码:9780387786056

丛书系列:

图书标签:

光发射
光电材料
纳米结构
光电效应
半导体
表面物理
材料科学
纳米技术
光谱学
薄膜技术

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具体描述

In recent years, with the advent of fine line lithographical methods, molecular beam epitaxy, organometallic vapour phase epitaxy and other experimental techniques, low dimensional structures having quantum confinement in one, two and three dimensions (such as ultrathin films, inversion layers, accumulation layers, quantum well superlattices, quantum well wires, quantum wires superlattices, magneto-size quantizations, and quantum dots) have attracted much attention not only for their potential in uncovering new phenomena in nanoscience and technology, but also for their interesting applications in the areas of quantum effect devices. In ultrathin films, the restriction of the motion of the carriers in the direction normal to the film leads to the quantum size effect and such systems find extensive applications in quantum well lasers, field effect transistors, high speed digital networks and also in other quantum effect devices. In quantum well wires, the carriers are quantized in two transverse directions and only one-dimensional motion of the carriers is allowed.

探索光电材料与纳米结构的光电子发射：跨越基础到应用的深度研究本书旨在深入剖析光电材料及其纳米结构在光电子发射现象中的行为，为相关领域的研究人员、工程师以及对前沿科学感兴趣的读者提供一份详实、前瞻性的参考。我们致力于构建一个从基础理论到前沿应用的完整知识体系，聚焦于理解材料的电子结构、光学特性如何影响其光电发射过程，以及通过纳米尺度的设计如何优化和调控这些过程，最终实现高性能的光电器件。第一部分：光电材料基础与光电子发射原理本部分将奠定读者对光电材料及其光电子发射现象的坚实理解。我们将首先回顾半导体、金属以及有机光电材料的基本性质，包括其能带结构、载流子动力学、光学吸收与传输特性。重点将放在解释光电发射（光电效应）的基本原理，从爱因斯坦的光量子假说到更复杂的费米黄金规则，深入解析光子如何激发材料中的电子，以及这些被激发的电子如何逃逸材料表面。我们将详细讨论影响光电发射效率的关键因素，例如功函数、表面态、激子效应、电子-声子相互作用以及载流子散射等。章节细览：半导体材料的光学与电子特性：深入探讨不同类型半导体（直接带隙、间接带隙、宽带隙、窄带隙）的能带结构、激子形成与湮灭、载流子输运机制。金属材料的光电发射：分析自由电子模型、等离子体共振以及表面效应在金属光电发射中的作用。有机光电材料的独特之处：介绍有机半导体分子结构、激子能量转移、载流子注入与传输的特点。光电发射的基本理论：详尽阐述光量子概念、光电功函数、量子效率、光谱响应等核心参数，并介绍如表面光电压效应、光电子能谱学（XPS, UPS, ARPES）等实验表征手段。影响光电发射的微观过程：详细分析表面态、缺陷、杂质、晶界以及载流子弛豫等因素如何对光电发射效率产生影响。第二部分：纳米结构对光电发射的调控作用纳米科学的兴起为光电材料的研究带来了革命性的变化。本部分将聚焦于如何利用纳米尺度的结构设计来精确调控材料的光电发射特性。我们将探讨各种纳米结构，如量子点、纳米线、纳米片、薄膜、表面等离激元纳米结构等，它们如何通过量子尺寸效应、表面效应、等离激元共振等机制，显著地改变材料的光吸收、载流子产生与分离、以及电子的逃逸过程。章节细览：量子尺寸效应与量子点的光电发射：深入研究量子约束如何改变能带结构，实现带隙工程，从而调控光子吸收阈值和发射光谱，并讨论其在光电探测器、LED中的应用。纳米线与纳米片的电子输运优势：分析纳米线/片独特的表面体积比和各向异性结构如何影响载流子输运，减少散射，提高收集效率。等离激元纳米结构的光增强效应：详细阐述表面等离激元（SPP）和局域表面等离激元（LSPR）在纳米结构表面的产生机理，以及它们如何通过近场增强、光散射和能量转移等机制，显著提高材料的光吸收和光电发射效率。多层与异质结纳米结构的设计：探讨通过构建多层薄膜、异质结纳米结构，实现能量的有效转移、载流子选择性分离和定向输运，从而优化光电转换过程。表面形貌与粗糙度的影响：分析纳米尺度的表面形貌和粗糙度如何影响功函数、表面态密度以及光子在表面的散射和耦合，进而影响光电发射。第三部分：先进光电材料与纳米结构的制备与表征技术实现高性能的光电器件离不开先进的制备技术和精确的表征手段。本部分将详细介绍当前主流的光电材料及其纳米结构的制备方法，从气相沉积、液相合成到自组装技术，并结合先进的谱学、显微学和电学表征技术，为读者提供实践指导。章节细览：薄膜沉积技术：详述物理气相沉积（PVD，如溅射、蒸发）、化学气相沉积（CVD）、原子层沉积（ALD）等技术在制备高质量光电薄膜中的应用。纳米结构合成方法：深入介绍量子点（胶体合成、热解法）、纳米线/片（化学气相传输法、液相外延法）、纳米颗粒（湿化学法、溶胶-凝胶法）等主流合成技术。自组装与模板法：探讨利用分子间作用力、自组装过程构建有序纳米结构，以及模板法在制备周期性纳米结构中的应用。表面工程技术：介绍表面改性、掺杂、钝化等技术如何优化材料表面性质，提高光电发射性能。光谱学表征：详细讲解光致发光（PL）、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱、X射线光电子能谱（XPS）、紫外光电子能谱（UPS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等技术在分析材料组分、电子结构、表面态和化学键等方面的作用。显微学表征：介绍透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等技术在研究材料形貌、尺寸、晶体结构和表面形貌等方面的应用。电学与光电特性测量：详细阐述光电导、光电响应、量子效率测量、光电探测器性能评价等实验方法。第四部分：光电材料与纳米结构在光电器件中的前沿应用在掌握了基础理论、纳米结构调控以及制备表征技术后，本部分将聚焦于将这些先进材料和纳米结构应用于各种高性能光电器件。我们将深入探讨其在光电探测器、太阳能电池、LED、激光器、光开关、以及新兴的光信息存储和量子信息处理等领域的应用潜力与最新进展。章节细览：高性能光电探测器：分析如何利用特定纳米结构和材料设计，实现高灵敏度、宽光谱响应、快速响应速度和低噪声的光电探测器，应用于成像、通信和科学探测。新一代太阳能电池：探讨钙钛矿、有机光伏、量子点太阳能电池等利用光电材料纳米结构实现高效光能转换的最新技术进展，重点关注其载流子分离、传输和收集机制。高效发光器件（LED/OLED）：分析纳米结构如何影响LED/OLED的发光效率、色纯度和器件寿命，以及量子点发光二极管（QLED）的独特优势。激光器与光放大器：介绍纳米材料和结构在构建低阈值、可调谐激光器和光放大器中的作用。光开关与调制器：探讨利用光电材料的非线性光学效应或载流子动力学调控光信号，实现高速、低功耗的光开关和调制器。光信息存储与显示：分析光电材料在实现高密度、快速光存储和新型显示技术中的应用前景。量子信息技术中的光电接口：探讨利用光电材料与纳米结构实现量子比特的读出、写入以及与经典信息接口的潜在应用。本书特色：全面性：涵盖光电材料、纳米结构、制备表征与器件应用的全链条知识。深度性：深入剖析背后的物理机制与理论基础。前瞻性：聚焦当前研究热点与未来发展趋势。实用性：提供实验制备与表征的实践指导。跨学科性：融合了材料科学、物理学、化学、工程学等多个学科的知识。本书的出版，旨在为光电领域的研究和发展注入新的活力，促进基础科学研究的突破，并加速前沿技术的产业化进程，为解决能源、环境、信息等人类社会面临的重大挑战贡献力量。