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发光物理基础:固体光跃迁过程(“十二五”国家重点图书出版规划项目)

发光物理基础:固体光跃迁过程
发光物理基础:固体光跃迁过程(“十二五”国家重点图书出版规划项目)
作者:楼立人 尹 民 李清庭(编著)

图书详细信息:
ISBN:978-7-312-03235-6
定价:30.00元
版本:1
装帧:平装
出版年月:201401
丛书名称:中国科学技术大学精品教材

图书简介:
  光与固体相互作用引起的固体在不同电子态间的跃迁,以及相关电子激发态的弛豫和能量传输等过程,是固体各种发光、激光、光电转换等现象的物理基础。本书围绕这一问题,从微观过程到宏观现象,作了系统的讨论。在简要回顾固体的各种能量状态(第2章)后,首先分别讨论各种基本跃迁过程,包括带间光跃迁(第3章),杂质中心光跃迁(第4章),电声子相互作用(第5章)和光学激发在固体中的迁移(第6章)。然后,讨论不同微观元过程同时发生、互相竞争导致的固体状态以及宏观光物性随时间的演变(第7章)。最后,作为高阶过程的例子,在第8章讨论了多光子过程与集体现象。
  本书可作为高等院校固体光学、发光学和其他光电子科学等专业研究生和高年级本科生课程的教科书,也可供对相关专业有兴趣的研究人员参考。
前言:
  我们人类乃至地球上的各种生命的诞生和发展都仰赖来自太阳的光辐射。我们人类更是与光有着极其密切的关系。单从人类与周围环境间的信息交流而言,人类主要通过眼睛或视觉,依靠光为媒介获取外界的信息。由于这种基本需求,光与物质相互作用的规律,自古以来一直是人们探究的重要课题。随着科技的发展,光在信息传输中的角色也变得愈益复杂多样,从单纯的照亮周围事物使人能看清周围环境的状况这种原初的媒介功能,发展到利用光更加有效、快速地处理和传输复杂信息。这一变化发展,促成了近代光电子工业的蓬勃发展。作为光电子技术的重要基础,各种光辐射元器件得到了广泛的研究和开发,新的挑战不断涌现。本书就是试图为有志于这一领域研究开发的年轻学子、研究人员,提供一个关于发光现象的系统的物理基础,使他们在实际工作中能从更基本的视角去理解和解决所遇到的问题。
  本书讨论的中心议题是光与固体相互作用所引起的固体中的各种过程,希望为读者提供一个理解相关现象的理论线索。为了更准确地把握这一线索中各主要关节点的物理内容和模型,在讨论中采用了一些数学描述,但仅限于得出一些原则结论。要较好地理解本书的内容,阅读本书的读者应具有量子力学和固体物理的基础知识。为了本书中心议题讨论方便,所需的相关基础知识也在本书中适当地作了简要介绍。关于电磁场的基本运动方程,辐射场的量子化以及量子跃迁的基本理论的回顾放在附录A~C中介绍。
  本书主体的论述是这样安排的:第1章为绪论,对所要讨论的基本问题作了限定,讨论的对象为光与电荷系(固体)这两个子系统构成的体系,研究这两个子系统之间的相互作用和由此引起的体系状态运动变化的过程。我们着重关心的是固体状态的变化,如何描述固体的状态自然是重要的基础,这部分背景知识在第2章中作了简要回顾。在回顾中,特别强调了所作的各种近似,这是希望读者能清晰地认识到,书中讨论得出的结果是在什么条件下才是合理的和正确的,以及在碰到已有近似模型不能很好地理解新的现象时,如何对原先所作的近似加以修正,以便能恰当地理解新现象。在后续章节的讨论中也将试图体现这一点。随后的四章将讨论与固体光跃迁相关的各种基本的微观元过程,第3章讨论理想晶体中的各种带间光跃迁过程;第4章讨论与晶体中的杂质有关的光跃迁;第5章讨论局域中心光跃迁涉及的电声子相互作用及其引起的相关过程和现象;第6章则讨论光学激发在晶体中传输的基本过程。在讨论了各种基本的元过程后,第7章将转向讨论典型的宏观过程和现象,在那里多种元过程同时发生,互相竞争,使得宏观过程随时间的演变呈现出丰富多彩的特点。这里讨论的问题也常称为激发态过程的动力学。讨论将着眼于参与宏观过程的多种微观元过程与宏观现象的关系,是从整体上来把握过程的演变规律。最后,在第8章中,选择了两个通常在相互作用较强的情形才能明显观察到的现象进行讨论,借以对可能的合作协同过程有所了解。本书采用的单位制为国际单位制(SI)。
  由于篇幅的限制,本书将重心放在基本原理的阐述上,对具体材料和元器件的具体性质较少涉及。这方面已经积累了大量的研究结果,读者可以查阅相关专论和著作。尽管本书是具体针对固体材料,特别是晶体材料来展开的,但书中许多讨论也同样适用于其他形态的材料。
  作为本书的编著者,我们非常高兴有机会合作编著此书,这是我们十余年来合作交流的结晶。楼立人和尹民在此要特别感谢成功大学李清庭教授的热情邀请和精心安排,使他们有机会在李教授充满活力的研究组共事,并且促成我们合作编写了本书。
  本书的编著得到方容川教授、黄世华教授很多有益的帮助和讨论,我们谨在此表示深深的感谢。本书大部分内容曾以不同形式在中国科学技术大学和成功大学向本科生和研究生讲授,他们的积极参与和认真反馈,也为本书的完善做出了贡献。在此也向他们表示由衷的感谢。最后,我们也非常感谢中国科学技术大学出版社为本书的出版所做的大量工作。由于我们学识所限,不当之处在所难免,恳请读者惠予指正。
 
楼立人 尹民 李清庭
2013年8月
目录:

总序(ⅰ)

前言(ⅲ)

第1章绪论

1.1光和固体组成的体系

1.2体系状态随时间的变化——辐射跃迁

第2章固体的能量状态

2.1绝热近似下固体能量状态的描述

2.2理想晶体的电子态

2.3晶体中的杂质和缺陷电子态

2.4晶格振动与声子

第3章理想晶体带间光跃迁

3.1直接跃迁的速率和选择定则

3.2带间直接跃迁光吸收与吸收系数

3.3吸收光谱的结构特征

3.4带间间接光跃迁

3.5带间光发射跃迁

3.6激子的光跃迁

3.7高激发密度下的发光

第4章晶体中杂质中心的光跃迁

4.1杂质中心内的光跃迁

4.2杂质能级与能带间的光跃迁

4.3等电子中心与束缚激子的光跃迁

4.4施主受主对发光

第5章局域中心光跃迁中的电声子耦合问题

5.1线宽和线形

5.2声子协同的光跃迁——位形坐标模型和夫兰克康登原理

5.3单频近似理论

5.4无辐射跃迁和荧光的温度猝灭

第6章光学激发在固体中的迁移:能量传输现象

6.1借助辐射的能量传递

6.2非辐射共振能量传递

6.3声子协助能量传递的单频近似理论

6.4借助载子输运能量

第7章激发态过程的动力学

7.1阶跃式激发下孤立中心系发光随时间的增长和衰减

7.2存在能量传递时的荧光衰减动力学

7.3荧光动力学中的响应函数与转移函数

7.4复合发光衰减动力学

7.5热释光和光释光

第8章多光子过程与集体现象

8.1上转换与量子剪裁

8.2相互耦合的杂质离子对:能级与光谱

附录A电磁辐射场的量子化

附录B爱因斯坦的辐射跃迁唯象理论

附录C量子跃迁理论

附录D有效质量近似

附录E常用物理常数表

参考文献

索引



Copyright 2011 中国科学技术大学出版社
合肥市金寨路96号