擁抱暗黑：光電學傢教你健康好眠的實用手冊 (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周卓煇

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好的，這是一本名為《擁抱暗黑：光電學傢教你健康好眠的實用手冊》的圖書的簡介，內容不涉及該書的具體主題，而是圍繞光電技術、材料科學和能源應用等方麵展開，力求內容詳實且專業。 --- 探索光子的奧秘與前沿應用：現代光電材料與係統集成導論 內容概述 本書係統地介紹瞭光電技術領域的前沿研究方嚮、核心理論基礎以及關鍵應用實例。內容涵蓋瞭從光與物質的基本相互作用，到新型光電功能材料的設計與閤成，再到復雜光電器件的集成與係統優化。全書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，理解當前光電科學和工程領域的核心挑戰與未來機遇。 第一部分：光與物質的基本相互作用 第一章：電磁波理論基礎與量子光學導論 本章從麥剋斯韋方程組齣發，迴顧瞭經典電磁波理論在光傳播和乾涉中的應用。隨後，引入量子力學的基本概念，探討光子作為物質波的特性，重點闡述瞭光與原子、分子係統之間的耦閤機製，包括吸收、自發輻射和受激輻射過程。詳細分析瞭能級躍遷的選擇定則以及不同激發態的壽命與弛豫過程。 第二章：半導體物理與能帶理論 深入探討瞭半導體材料的電子結構，包括晶體結構、周期性勢場下的電子能帶形成過程。詳細解析瞭本徵半導體、N型和P型摻雜半導體的載流子濃度、遷移率和費米能級的位置。討論瞭光照激發下載流子産生與復閤的動力學過程，這是所有光電器件工作的基礎。 第三章：等離激元（Plasmonics）與錶麵增強效應 本章聚焦於金屬納米結構中電子集體振蕩現象——等離激元。講解瞭局域錶麵等離激元（LSPRs）的産生條件、共振模式及其對光場強化的巨大潛力。探討瞭錶麵等離激元極化激元（SPPs）在光波導和超快光傳輸中的應用，以及如何利用等離激元效應實現亞波長尺度的光操控。 第二部分：先進光電功能材料的製備與特性 第四章：新型半導體材料的晶體生長與缺陷控製 本章關注第三代和第四代半導體材料（如GaN, GaAs, SiC, InP等）的生長技術，包括分子束外延（MBE）和金屬有機物化學氣相沉積（MOCVD）。重點討論瞭如何通過精確控製生長參數來調控材料的晶體質量、摻雜均勻性以及界麵態的密度，這些對器件性能至關重要。分析瞭材料中的本徵缺陷（如空位、間隙原子）及其對電學和光學特性的影響。 第五章：鈣鈦礦材料的結構-性能關係 詳細介紹瞭一係列具有優異光電轉換效率的有機-無機雜化鈣鈦礦材料的化學結構、晶格動態學和光物理性質。討論瞭影響其穩定性和效率的關鍵因素，包括相變、離子遷移和環境敏感性。闡述瞭通過組分工程和錶麵鈍化策略來優化鈣鈦礦薄膜形貌與器件性能的方法。 第六章：二維材料的光電響應 聚焦於石墨烯、過渡金屬硫化物（TMDs，如 $ ext{MoS}_2, ext{WSe}_2$）等二維材料。分析瞭它們的獨特電子結構（如狄拉剋錐、直接帶隙/間接帶隙轉變）如何賦予其超強的光吸收能力和極快的載流子傳輸速度。討論瞭如何利用範德華異質結（vdW Heterostructures）來構建具有垂直電場或新穎光電響應的新型器件。 第三部分：光電器件的設計與集成係統 第七章：光探測器的設計原理與性能評估 本章深入探討瞭光電探測器（Photodetectors）的工作原理，包括光電流的産生、傳輸和收集過程。詳細分析瞭PIN結構、雪崩光電二極管（APD）等關鍵器件的結構設計，以及響應度、量子效率、噪聲等效功率（NEP）等關鍵性能指標的優化策略。討論瞭寬波段探測和高速響應探測器的實現技術。 第八章：光通信與集成光子學 聚焦於光通信係統中的核心器件——激光器和調製器。講解瞭半導體激光器的增益機製、閾值電流和綫寬特性。在集成光子學方麵，介紹瞭矽光子學（Silicon Photonics）平颱，包括波導、耦閤器、分束器等無源器件的設計規則，以及利用電光效應實現高速光信號調製的原理。 第九章：能量轉換：高效太陽能電池的理論與實踐 本章集中討論光伏領域。首先，從Shockley-Queisser極限齣發，分析瞭理想太陽能電池的效率瓶頸。隨後，詳細解析瞭晶體矽、薄膜電池以及新興的疊層電池的結構設計與光損失機製。討論瞭如何通過光譜管理（如減反射塗層、背反射鏡）和界麵工程來最大化光捕獲效率和載流子收集效率。 第十章：先進光電係統的集成與驅動電路 探討將光電器件與電子控製電路進行高效集成的關鍵技術。內容包括低噪聲放大電路（TIA）的設計以匹配光電探測器的輸齣特性、多通道陣列的並行處理技術，以及係統級的熱管理策略。最後，展望瞭光電傳感與人機交互、機器視覺等交叉領域中的係統級應用挑戰與解決方案。 --- 本書的深度和廣度兼顧瞭理論物理基礎和工程實踐需求，是光電子工程、材料科學、物理學專業學生及相關領域研發人員不可或缺的參考資料。