半导体光电子学-考点
半导体光电子学物理基础
晶体 : 结晶而成, 有规则几何外形, 有固定熔点. 固体 非晶体 : 无一定外形, 无固定熔点.
晶体的规则的几何外形是其构成粒子有规则排列的外部反映。 ［转引］构成晶体的粒子有分子、原子、离子等，据粒子种类及粒子间的相互作用的差别， 可将晶体分为离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体等。 3 晶体的原子结构 晶格的几何结构类型----14 个布拉菲格子， 原子，分子按规律分布于各格点 例如 NaCl,石 墨， （单质石墨不是原子晶体，石墨晶体是层状结构，以一个碳原子为中心，通过共价键连 接 3 个碳原子，形成网状六边形，属过渡型晶体。 ）金刚石的结构(原子晶体) 点阵+基元 [原胞：最小的重复单元，有多种选择，惯用选取 晶胞：考虑了对称性的最小重复单元，总是原胞体积的整倍数，惯用晶胞的选取] (1) 晶胞 晶体是由无数晶胞紧密堆积构成的。所谓晶胞，是指晶体中最基本的重复单元（注意不 是最小） 。 晶胞 是 晶 体的 代 表，是 晶 体中的 最小单 位 。晶胞 并置起来 ，则 得到 晶 体。晶胞 的 代 表性体 现 在以下 两个 方 面：一是 代 表 晶 体的 化 学组成；二是 代 表 晶 体的 对 称 性，即 与 晶 体 具 有 相 同的 对 称 元 素 （ 对 称轴 、 对 称 面和 对 称 中 心 ） 。 (2)离子晶体的晶格质点是阴、阳离子．质点间的作用是离子键； ［转引］离子晶体中，阴阳离子按一定规律在空间排列，请看 NaCl 晶体模型。 ［讲述］NaCl 晶体呈立方体外形，其整齐的外形反映了晶体内部结构的规整性，用 X 射线 衍射法可测定 NaCl 的晶体结构。
2
Ch2
CsCl 的晶胞 CsCl 晶体的一个晶胞中： ＋ Cs 数：8×1/8=1 － Cl 数：1×1=1 所以，氯化铯晶体的化学式为 CsCl。 ［小结］氯化钠和氯化铯的晶体是典型的两种离子晶体，均由阴、阳离子依靠离子键按一定 规则紧密堆积而成。 由于粒子半径和粒子位置不同致使两者有不同的晶体结构， 前者为立方 面心结构，后者为立方体心结构。希望同学结合模型进行对比，加强认识，以便准确判断。 ［过渡］在离子晶体中，离子间存在着较强的离子键，那么表现在性质上会有何特点呢？请 同学们借此并联系实际对离子晶体的熔沸点、硬度、挥发性、导电性、机械加工等一般性质 进行推测。 (3)原子晶体的晶格质点是原子．质点间的作用是共价键； [共价键 是 化 学 键 的一种， 两个 或 多个 原子 共 同 使用 它 们 的外 层 电子，在理 想 情况 下 达 到 电子 饱 和的状态，由 此 组成 比 较稳 定和 坚 固的 化 学结构 叫做 共价键 。 与离子 键 不同的是 进 入 共价键 的原子 向 外不 显 示 电 荷 ，因 为 它 们并 没有 获 得 或 损失 电子。共价键 的 强 度 比 氢 键 要 强 ，与离子 键差 不 太 多 或有 些 时 候甚至 比 离子 键 强 ]( 多数原子晶体为绝缘体，有些如硅、锗等是优良的半 导体材料) (4)分子晶体的晶格质点是分子．质点间的作用为分子间作用力．(即范德华力和氢键)； （A） 、氢键的成因： 当氢原子与电负性大的原子 X 以共价键相结合时，由于 H—X 键具有强极性，这时 H 相对 带上较强的正电荷，而 X 相对带上较强的负电荷。当氢原子以其唯一的一个电子与 X 成键 后，就变成无内层电子、半径极小的核，其正电场强度很大，以至当另一 HX 分子的 X 原 子以其孤对电子向 H 靠近时，非但很少受到电子之间的排斥，反而互相吸引，抵达一定平 衡距离即形成氢键。 （B） 、氢键的相关知识 ）与 H <1>．氢健的形成条件：半径小、吸引电子能力强的原子（ N 、 O 、 F 核。 <2>．氢键的定义：半径小、吸引电子能力强的原子与 H 核之间的很强的作用叫氢键。通常 我们可以把氢键看做一种比较强的分子间作用力。 <3>．氢键的表示方法：X—H· · ·Y（X、Y 可以相同，也可以不同） <4>．氢键对物质的性质的影响：可以使物质的熔沸点 升高 ，还对物质的 溶解度 等也有影响。 如在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子间能形成氢键，就会促进分子间的结合，导致溶 解度增大。例如：由于乙醇分子与水分子间能形成不同分子间的氢键，故乙醇与水能以任意 比互溶。 而乙醇的同分异构体二甲醚分子中不存在羟基， 因而在二甲醚分子与水分子间不能 形成氢键，二甲醚很难熔解于水。
半导体知识点总结大全
半导体知识点总结大全引言半导体是一种能够在一定条件下既能导电又能阻止电流的材料。
它是电子学领域中最重要的材料之一，广泛应用于集成电路、光电器件、太阳能电池等领域。
本文将对半导体的知识点进行总结，包括半导体基本概念、半导体的电子结构、PN结、MOS场效应管、半导体器件制造工艺等内容。
一、半导体的基本概念（一）电子结构1. 原子结构：半导体中的原子是由原子核和围绕原子核轨道上的电子组成。
原子核带正电荷，电子带负电荷，原子核中的质子数等于电子数。
2. 能带：在固体中，原子之间的电子形成了能带。
能带在能量上是连续的，但在实际情况下，会出现填满的能带和空的能带。
3. 半导体中的能带：半导体材料中，能带又分为价带和导带。
价带中的电子是成对出现的，导带中的电子可以自由运动。
（二）本征半导体和杂质半导体1. 本征半导体：在原子晶格中，半导体中的电子是在能带中的，且不受任何杂质的干扰。
典型的本征半导体有硅（Si）和锗（Ge）。
2. 杂质半导体：在本征半导体中加入少量杂质，形成掺杂，会产生额外的电子或空穴，使得半导体的导电性质发生变化。
常见的杂质有磷（P）、硼（B）等。
（三）半导体的导电性质1. P型半导体：当半导体中掺入三价元素（如硼），形成P型半导体。
P型半导体中导电的主要载流子是空穴。
2. N型半导体：当半导体中掺入五价元素（如磷），形成N型半导体。
N型半导体中导电的主要载流子是自由电子。
3. 载流子浓度：半导体中的载流子浓度与掺杂浓度有很大的关系，载流子浓度的大小决定了半导体的电导率。
4. 质量作用：半导体中载流子的浓度受温度的影响，其浓度与温度成指数关系。
二、半导体器件（一）PN结1. PN结的形成：PN结是由P型半导体和N型半导体通过扩散结合形成的。
2. PN结的电子结构：PN结中的电子从N区扩散到P区，而空穴从P区扩散到N区，当N区和P区中的载流子相遇时相互复合。
3. PN结的特性：PN结具有整流作用，即在正向偏置时具有低电阻，反向偏置时具有高电阻。
半导体光电子学 §4.5 可见光LD
❖ 在1450℃下用CVD技术可以生长出质量优 良的薄膜生长速度慢 ，几μm/h 只能室内 显示。目前液相外延(LPE)有可能替代CVD ， 它可以将生长速率提高到每小时150 μm/h。
2. Ⅲ族氮化物 InN,AlN,GaN 直接带隙材料
InN: Eg 2ev
AlN Eg =6.2ev 用缓冲层 GaN Eg =3.4ev InGaN 400~580nm,p~6mw,η＝10％
§4.5 可见光LD
❖ 目的：条形码扫描器，激光扫描，Laser印刷， 高密度光盘存储，水下通信。
一.红光LD
1. Ga1x Alx / GaAs
波长 780nm
670nm为理论极限
① x↑Al含量↓ 直接带隙→间接带隙
不参加振荡的载流子比例↑，内 量子↓，
J th↑
② Al含量↑ Al分凝系数大，
差便小，载流子溢出，因而：
①高掺杂P型包层能抑止载流子溢出； ②多量子阱结构对高能电子有很高反射率→ 改善高功率下温度特性，减小载流子溢出；
③采用张应变量子阱有源层；
④增加Al含量，使 Eg↑
二.兰绿光LD / LED
1. SiC － LED
Eg 2.9ev ~ 3.3ev
量子 ~ 0.05%(473 nm处)
结晶质量↓
热应力↑，
③ 要求有一定电导率，包层须掺杂，工艺难。
2. GaInP / GaAs or GaInP / GaAsP 工作波长 600～730nm
缺点：生长缺陷大，寿命短。
3. InGaAlP / GaAs
理论激射波长 580～650nm；在Ⅲ－ Ⅴ族材料中能提供最大直接带隙，并与 GaAs衬底晶格匹配。
FWHM＝2nm
光电子学(南邮)复习要点
Chapter1 Optical Properties of Semiconductors 半导体光学特性 一．复折射率的实，虚部的意义： Refractive index n r21/2'''0/()r r r c n c v i n in σμεω==+=+ '''r r The real part of index n speed of lightThe imaginary part of index n attenuation of light↔↔二．折射率与增益吸收系数的关系： Absorption coefficient αThe absorption coefficient αis described by the absorption of the intensity.00(),(),1z z I z I e dI I e dz dI I dzαααα--==-⇒=-传播单位距离相对光强的吸收量。
量纲：/cm.三．电子与光子相互作用遵守能量与动量守恒：表达式： 课件1-1P16,17图：失去一个光子（光子被电子吸收），得到动量改变，光子数减一，能量从光场转变到电场，满足能量，动量守恒。
A schematic of an absorption process where a photon is absorbed (destroyed) and the energy and momentum of the electron is altered; the emission of a photon where a photon is created.P18, Band to band absorption and emission in semiconductors. An electron in the valence band absorbs a photon and moves into the conduction band; In the reverse process an electron in the conduction band emits a photon and moves "vertically" down into the valence band. Direct Interband TransitionsReduced e —h mass ( 折合质量 ) The interaction can cause absorption or 222222*11()()211()22C V e hg e h rk E E m m k E m m k m ωω****=-++-=+= *r memission of photons.The absorption process is proportional to the photon density ph n比较本征吸收与非本征吸收的条件，类型：Conditions: 本征吸收：光子能量大于材料带隙；非本征吸收：光子能量小于材料带隙。
半导体光电子学
1.半导体中与光有关的3种量子现象 : 自发发射(半导体发光二极管LED的工作原理),受激吸收(光电导,光探测器的工作原理),受激发射(半导体激光器LD,半导体光放大器SOA的工作原理). 填空2.半导体在光电子学中独有的特点: ①半导体能带中存在高的电子态密度,因而在半导体中有可能具有很高的量子跃迁速率②在半导体同一能带内,处在不同激励状态的电子态之间存在相当大的互作用(或大的公有化运动),这种互作用碰撞过程的时间常数与辐射过程的时间常数相比是很短的,因而能维持每个激励态之间的准平衡.③半导体中的电子态可以通过扩散或传导在材料中传播,可以将载流子直接注入发光二极管或激光器的有源区中,因而有很高的能量转换效率.④在两能级的激光系统中,每一处于激发态的电子有它唯一返回的基态(即某一特定的原子态) 理解3.爱因斯坦关系说明什么问题: 爱因斯坦关系B12=B21;A21=8πn3ℎv3c3B21爱因斯坦关系表示了热平衡条件下自发发射,受激发射与受激吸收三种跃迁几率之间的关系4.粒子数反转条件(伯纳德-杜拉福格条件)f c>f v(导带电子占据几率大于价带电子占据几率); F c−F v>ℎv (准费米能级之差大于作用在该系统的光子能量);ΔF≥E g (准费米能级之差大于等于禁带宽度)5.异质结能带图:Pn能带图6. 弗伽定律:7. 异质结对载流子和光子的限制:NpP 结构异质结中①由N 型限制层注入p 型有源层的电子将受到pP 同型异质结的势垒的限制,阻挡它们向P 型限制层内扩散.②pN 型异质结的空穴势垒限制着有源层中的多数载流子空穴向N 型限制层的运动. ③由于能产生光波导效应，从而限制有源区中的光子从该区向宽带隙限制层逸出而损失掉。
n 1 < n 2 > n 38. 激光器的构成:①激光工作介质②激励源③光学谐振腔9. 光子和费米子的差别:光子属于玻色子,服从玻色爱因斯坦分布.电子属于费米子服10.K选择定则的定义:不管是竖直跃迁还是非竖直跃迁,也不论是吸收光子还是发射光子,量子系统总的动量和能量必须守恒,这就是跃迁的k选择定则11.同质结和异质结或同型异质结和异型异质结空间电荷区的差别:①同质结:当P型半导体和N型半导体结合在一起时，由于交界面处存在载流子浓度的差异，这样电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。
半导体物理知识点总结(最新最全)
一、半导体物理知识大纲➢核心知识单元A：半导体电子状态与能级（课程基础——掌握物理概念与物理过程、是后面知识的基础）→半导体中的电子状态（第1章）→半导体中的杂质和缺陷能级（第2章）➢核心知识单元B：半导体载流子统计分布与输运（课程重点——掌握物理概念、掌握物理过程的分析方法、相关参数的计算方法）→半导体中载流子的统计分布（第3章）→半导体的导电性（第4章）→非平衡载流子（第5章）➢核心知识单元C：半导体的基本效应（物理效应与应用——掌握各种半导体物理效应、分析其产生的物理机理、掌握具体的应用）→半导体光学性质（第10章）→半导体热电性质（第11章）→半导体磁和压阻效应（第12章）二、半导体物理知识点和考点总结第一章半导体中的电子状态本章各节内容提要：本章主要讨论半导体中电子的运动状态。
主要介绍了半导体的几种常见晶体结构，半导体中能带的形成，半导体中电子的状态和能带特点，在讲解半导体中电子的运动时，引入了有效质量的概念。
阐述本征半导体的导电机构，引入了空穴散射的概念。
最后，介绍了Si、Ge和GaAs的能带结构。
在1.1节，半导体的几种常见晶体结构及结合性质。
（重点掌握）在1.2节，为了深入理解能带的形成，介绍了电子的共有化运动。
介绍半导体中电子的状态和能带特点，并对导体、半导体和绝缘体的能带进行比较，在此基础上引入本征激发的概念。
（重点掌握）在1.3节，引入有效质量的概念。
讨论半导体中电子的平均速度和加速度。
（重点掌握）在1.4节，阐述本征半导体的导电机构，由此引入了空穴散射的概念，得到空穴的特点。
（重点掌握）在1.5节，介绍回旋共振测试有效质量的原理和方法。
（理解即可）在1.6节，介绍Si、Ge的能带结构。
（掌握能带结构特征）在1.7节，介绍Ⅲ-Ⅴ族化合物的能带结构，主要了解GaAs的能带结构。
（掌握能带结构特征）本章重难点：重点：1、半导体硅、锗的晶体结构（金刚石型结构）及其特点；三五族化合物半导体的闪锌矿型结构及其特点。
半导体光电子学复习
简答题
简要阐述半导体中电子扩散与漂移的区别. 扩散运动是由载流子的浓度差引起的， 浓度高处的载流子总是要向浓度低处扩散 运动。漂移：假设给半导体一个电场，此 场产生力作用在自由电子及空穴而产生漂 移。电子和空穴在电场E的作用下，要发生 漂移运动。电子逆场强方向运动，空穴则 顺场强方向而运动。 扩散(diffusion)：由浓度改变(浓度梯度)所引起 漂移(Drift)：由电场引起
• 半导体：邻近原子形成的键结合强度适中，热振 动会使一些键破裂，产生电子和空穴。能带图上 表现为禁带宽度较小，价带内的能级被填满，一 部分电子能够从价带跃迁到导带，在价带中留下 空穴。外加电场，导带电子和价带空穴都将获得 能量，参与导电。Eg≤1eV • 金属(导体)：导带或者被部分填充，或者与价带重 叠。很容易产生电流。
直接带隙与间接带隙
简答题
结合下图阐述太阳能电池(光伏元件)的基本工 作原理。
n型半导体很薄（p型通常是n型的100倍以上）掺杂比较高 鱼骨状电极，增透膜 掺杂浓度高，相应的空间电荷区（耗尽层）的宽度小 波长0.5~0.7μm 中波长 耗尽区； 波长0.4μm附近1μm范围吸掉； 0.9~1.1μm长波长的光 ▲在耗尽区产生的电子空穴对，在内建电场的作用下进行分离；而在n区 和p区要依据扩散作用。 ▲长波长光子在p区被吸收，Le少数载流子 穿透深度 ▲短波长光子在n区被吸收，Lh少数载流子
I ph0
是一次的没有经过倍增的光电流，这个电流是 在没有倍增之下测量的，比如在小的反向偏压下 测量。
名词解释
视敏函数
在等能量分布的光谱中，虽然各种波长的光 辐射功率相同，但是人眼感到最暗的是红 色，其次是蓝色与紫色，而最亮的则是黄 绿色。由此可见，人眼对不同波长的光具 有不同的视觉敏感程度。显然，人眼的视 敏度是波长的函数，我们通常将这一关系 称为视敏函数。
半导体重要基础知识点
半导体重要基础知识点
半导体是指具有介于导体和绝缘体之间电导率的材料。
它在现代电子
学中起着重要的作用，广泛应用于各种电子器件和技术中。
在学习半
导体的基础知识时，以下几个关键概念是不可或缺的。
1. 能带理论：
能带理论是解释半导体电导性质的基础。
它将固体材料中电子的能量
划分为能量带，包括导带和禁带。
导带中的电子可以自由移动，导致
材料具备良好的导电性；而禁带中没有电子，因此电子无法自由移动。
2. 纯净半导体：
纯净半导体由单种原子构成，并且没有杂质。
其中，硅是最常用的半
导体材料之一。
纯净的半导体通常表现为绝缘体，因为其禁带宽度较大，电子无法跃迁到导带。
3. 杂质掺杂：
为了改变半导体的导电性质，可以通过掺杂过程引入杂质。
其中，掺
入五价元素（如磷、砷）的半导体称为n型半导体，因为杂质的额外
电子可以增加导电性能；而掺入三价元素（如硼、铝）的半导体称为p 型半导体，因为杂质的缺电子位可以增加导电性能。
4. PN 结：
PN结是由n型半导体和p型半导体相接触而形成的结构。
在PN结中，形成了一个漏斗状的能带结构，其中P区域的缺电子位和N区域的额
外电子形成了势垒。
这个势垒可以控制电子的流动，使得PN结可以用
于逻辑门、二极管等电子器件中。
半导体作为现代电子技术的基础之一，无论是手机、计算机还是各种
智能设备，都离不开半导体器件的应用。
因此，熟悉半导体的基础知识对于理解和应用现代科技至关重要。
半导体光学知识点总结
半导体光学知识点总结引言半导体光学是研究半导体材料在光学领域的特性和应用的一门学科。
半导体光学已经成为现代光电子技术的重要组成部分，其在通信、能源、医疗、显示和传感等领域的应用迅速发展。
深入了解半导体光学的相关知识对于从事光电子技术研究或应用的人员来说是非常重要的。
本文将对半导体光学的相关知识点进行总结和介绍。
半导体基本概念半导体是介于导体和绝缘体之间的一种物质，其导电性介于导体和绝缘体之间。
半导体的光学性质与其电学性质密切相关，在光学应用中，半导体通常表现出反射、折射、散射、吸收、发射等光学现象。
半导体光学的研究对象主要是半导体材料的光学特性和其在光电子器件中的应用。
半导体的能带结构半导体的能带结构是半导体光学研究的基础。
半导体的能带结构决定了其在光学波段的吸收和发射特性。
半导体的能带结构一般由价带和导带组成，其中价带是半满的，在室温下几乎没有电子在从价带跃迁到导带的过程，故而半导体的光学吸收主要发生在导带和价带之间的能隙范围内。
由于不同的半导体材料在能带结构上的差异，其在光学吸收和发射特性上也表现出不同的特点。
半导体的光学吸收半导体的光学吸收是指半导体材料对光子的吸收现象。
当半导体材料受到光子的照射时，其导带和价带之间的电子可能发生跃迁，从而使半导体吸收光子的能量。
半导体的光学吸收与其能带宽度、禁带隙等参数密切相关。
在光学通信、激光器、太阳能电池等领域，半导体的光学吸收是一个非常重要的性能指标。
半导体的光致发光半导体材料在一定条件下也可以发生光致发光的现象。
当半导体材料处于激发态时，其导带和价带之间的电子发生跃迁并再次返回基态时，可能会通过发射光子的方式释放出光能。
这种光致发光现象已经在LED、激光器等光电子器件中得到广泛应用，其发光波长和发光强度与半导体材料的能带结构、掺杂情况等密切相关。
半导体的光电子器件近年来，半导体光学在光电子器件领域得到了广泛应用。
例如，半导体激光器、LED、太阳能电池、光学通信器件等，这些半导体光电子器件在通信、能源、医疗、显示等领域都得到了广泛的应用。
半导体光电子学-考点
半导体光电子学一、1.声子：晶格振动的能量量子，假想粒子，与晶格振动相联系，不能独立存在。
光子：传递电磁相互作用的规范粒子，无静止质量，具有能量和动量，能够独立存在。
2.量子阱：两种禁带宽度不同的但晶格匹配的单晶半导体薄膜以极薄的厚度交替生长，使得宽带隙材料中的电子和空穴进入两边窄带隙半导体材料的能带中，好像落入陷阱，这种限制电子和空穴的特殊能带结构被形象地称为量子阱。
超晶格：当量子阱结构中单晶薄层的厚度可与德布罗意波长或波尔半径相比拟时，由于量子尺寸效应，量子阱之间会发生很强耦合效应。
3.光子晶体：是指具有光子带隙特性的周期性电介质结构的人造晶体。
纳米线：一种具有在横向上被限制在100纳米以下，纵向无限制的一维结构材料。
4.施主杂质：半导体中掺杂的杂质能够提供电子载流子的特性。
受主杂质：半导体中掺杂的杂质能提供空穴载流子的特性。
杂质能级：半导体中掺入微量杂质时，杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态，在禁带中产生附加的杂质能级。
5.激子复合：所谓激子是指处于束缚态的电子和空穴，激子复合的能量将以光的形式释放。
俄歇复合：电子和空穴复合后将能量传递给另一个电子或空穴的现象。
有CHCC（复合后的能量给导带的电子并使其激发到导带更高能态）和CHHS（复合后的能量给价带的空穴并使其激发到自旋-轨道裂带上）过程。
二、采用能带图和文字描述导体，半导体和绝缘体的异同。
导体：价带全满，导带部分填充半导体：价带全满，导带全空，但是禁带宽度较窄，电子易于激发到导带中去。
绝缘体：价带全满，导带全空，禁带宽度较大三、光波导结构的实例，并进一步说明光波导在光电器件中的工作原理。
光波导主要有平面波导和条形波导，而条形波导又有增益波导，折射率波导，分布反馈波导实例：如折射率波导：有源区和两侧限制区的折射率不同，有源区两侧解理面构成反射镜，在有源区电子受激发射出的光子由于有源区和限制区折射率的不同构成全反射，将光场限制在有源区内，光子只能在两侧解理面来回反射，激发出更多的光子，并在输出方向上传播。
半导体光电子学半导体中的光吸收和光
上述允许得直接带隙跃迁
发生在价带与导带分别为
半导体得s带与p带构成得
材料中。作为对d值大小 得粗略估计,可me= mh= m0,n=4,fif1,则
d 6.7 104 h Eg 1 2 cm1
(7、19)
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
2、间接吸收得吸收系数
在图7、1-4所表示得间接带隙跃迁中,两种从初态至终态得跃迁方式 都必将伴随有声子得发射与吸收,在不考虑多声子吸收时,则有
h Eg Es h Eg Es
吸收声子 发射声子
式中Es为声子能量,尽管Es与Eg相比
h Eg Es
(7、1-24)
以横上 波只声就 学是声考子虑、了纵一波种光类学型 声得 子声 、子 横。 波深 光入 学得 声分 子析 各还 自应 得区 贡分献,纵不波同声类学型声得子声、子
能量就是不同得,因而i应该就是各种类型声子所引起得吸收系数之与。
在前面得讨论中,我们只 考虑单声子过程,所作得 i1/2~h关系曲线图如图 7、1-7所示。对应每一 温度得吸收曲线在横轴 (h轴)上得截距分别为 Eg-Es与Eg+Es,即分别对 应于吸收声子与发射声子 得情况。显然在低温下发 射声子就是主要得。
e2 B21 m02 0n 2
h
2j
V
1
exp
j2
1
t
exp
j
kp kc kv
r
u2
r
jkv
u1 r
2
(1、2-25)
当光辐射场与半导体中电子发生共振相互作用时,即满=2=1,则
半导体主要知识点总结
半导体主要知识点总结一、半导体的基本概念1.1半导体的定义与特点：半导体是介于导体和绝缘体之间的一类材料，具有介于导体和绝缘体之间的电阻率。
与导体相比，半导体的电阻率较高；与绝缘体相比，半导体的电子传导性能较好。
由于半导体具有这种特殊的电学性质，因此具有重要的电子学应用价值。
1.2半导体的晶体结构：半导体晶体结构通常是由离子键或共价键构成的晶体结构。
半导体的晶体结构对其电学性质有重要的影响，这也是半导体电学性质的重要基础。
1.3半导体的能带结构：半导体的电学性质与其能带结构密切相关。
在半导体的能带结构中，通常存在导带和价带，以及禁带。
导带中的载流子为自由电子，价带中的载流子为空穴，而在禁带中则没有载流子存在。
二、半导体的掺杂和电子输运2.1半导体的掺杂：半导体的电学性质可以通过掺杂来调控。
通常会向半导体中引入杂质原子，以改变半导体的电学性质。
N型半导体是指将少量的五价杂质引入四价半导体中，以增加自由电子的浓度。
P型半导体是指将少量的三价杂质引入四价半导体中，以增加空穴的浓度。
2.2半导体中的载流子输运：在半导体中，载流子可以通过漂移和扩散两种方式进行输运。
漂移是指载流子在电场作用下移动的过程，而扩散是指载流子由高浓度区域向低浓度区域扩散的过程。
这两种过程决定了半导体材料的电学性质。
三、半导体器件与应用3.1二极管：二极管是一种基本的半导体器件，由N型半导体和P型半导体组成。
二极管具有整流和选择通道的功能，是现代电子设备中广泛应用的器件之一。
3.2晶体管：晶体管是一种由多个半导体材料组成的器件。
它通常由多个P型半导体、N型半导体和掺杂层组成。
晶体管是目前电子设备中最重要的器件之一，具有放大、开关和稳定电流等功能。
3.3集成电路：集成电路是将大量的电子器件集成在一块芯片上的器件。
它是现代电子设备中最重要的组成部分之一，可以实现各种复杂的功能，如计算、存储和通信等。
3.4发光二极管：发光二极管是一种将电能转化为光能的半导体器件，具有高效、省电和寿命长的特点。
半导体知识点整理
电阻率ρ介于导体和绝缘体之间，并且具有负的电阻温度系数→半导体
第1章 半导体中的电子状态
共价键: 由同种晶体组成的元素半导体,其原子间无负电性差,它们通过共用一对自旋相反而配对的价电子结合在一起。
共价键的特点：1、饱和性 2、方向性
共有化运动：电子由一个原子转移到相邻的原子去,因而,电子将可以在整个晶体中运动。
孤立原子中的电子状态：
主量子数n:1,2,3,……
角量子数 l：0，1，2，…（n－1）
磁量子数 ml：0，±1，±2，…±l
自旋量子数ms：±1/2
波函数：描述微观粒子的状态
波矢k描述晶体中电子的共有化运动状态。
薛定谔方程：决定粒子变化的方程
布里渊区的特征：
（1）每隔1/a的k表示的是同一 个电子态；
扩散电容 :当外加电压变化时，除改变阻挡层内贮存的电荷量外，还同时改变阻挡层外中性区(P区和N区)内贮存的非平衡载流子。例如，外加正向电压增大ΔV时，注人到中性区的非平衡少子浓度相应增大，浓度分布曲线上移。
雪崩击穿：当反向电压足够高时（击穿电压高，6伏以上）PN结中内电场较强，使参加漂移的载流子加速，与中性原子相碰，使之价电子受激发产生新的电子空穴对，又被加速，而形成连锁反应，使载流子剧增，反向电流骤增。
掺施主的半导体的导带电子数主要由施主决定，导电的载流子主要是电子（电子数>>空穴数），对应的半导体称为N型半导体。称电子为多数载流子，简称多子，空穴为少数载流子，简称少子。
杂质的补偿作用:杂质的补偿,既掺有施主又掺有受主：补偿半导体
(1) 时n型半导体 (2) 时p型半导体 (3) 时杂质的高度→能级远离导带底Ec或价带顶Ev。
施主杂质：束缚在杂质能级上的电子被激发到导带Ec成为导带电子，该杂质电离后成为正电中心（正离子）。这种杂质称为施主杂质。施主电离能：
《半导体光电子学》期末复习纲要
第八章： 基本概念与名词解释 1、光波调制的几个基本概念：介电张量、双折射、折射率椭 球、线性电光调制； 2、声光效应的几个基本概念：应力二阶张量、应变二阶张量、 喇曼奈斯衍射、布拉格衍射。
理论推导与证明 1、推导电场作用下晶体的折射率椭球方程和在新主轴坐标系下 的主折射率； 2、电光相位延迟； 3、横向和纵向振幅调制的推导。
第三章： 基本概念与名词解释 １、激光的几个特性：包括时间相干性、空间相干性、相干时间、 相干长度、相干体积、光子简并度； ２、有关谐振腔的基本概念：谐振腔、稳定腔、不稳定腔、介稳 腔； ３、激光振荡的几个现象和过程：模的竞争、空间烧孔、兰姆凹 陷、频率牵引、高斯光束、激光器最佳透过率。 理论推导与证明 1、普通光源相干时间与相干面积（式3-1-5，3-1-12）； 2、激光产生的阈值条件（式3-3-11）； 3、粒子数密度的差值的阈值（式3-3-18）； 4、均匀加宽情况单模激光器的输出功率与最佳透过率（式3-6-9）； 5、非均匀加宽情况单模激光器的输出功率（式3-6-18）。
第二章： 基本概念与名词解释 １、一般概念：激发态能级寿命、亚稳态能级、粒子数反转、 负温度、激活介质、增益饱和； ２、三能级系统、四能级系统的粒子数反转的形成过程； ３、关于介质中的烧孔效应、气体激光器中的烧孔效应的论述。 理论推导与证明 1、粒子数密度的差值（式2-1-17，2-1-22）； 2、均匀加宽与非均匀加宽的小信号增益系数（式2-2-14，2-215）； 3、均匀加宽与非均匀加宽情况下的大信号反转粒子数密度、烧孔 面积（式2-3-3，2-3-7）； 4、均匀加宽与非均匀加宽情况下的大信号增益系数（式2-3-10， 2-3-17）；
第四章： 基本概念与名词解释 １、光波导的几个基本概念：平板波导、矩形波导、光纤、 导模、辐射模、阶跃型光纤、渐变型光纤、子午线、子午面、 斜光线、吸收损耗、散射损耗、弯曲损耗、材料色散、波导 色散、模间色散。 理论推导与证明 1、全反射的相移（式4-1-9，4-1-10）； 2、模方程（式4-2-5）； 3、导模的截止条件，包括模式数量、截止频率、截止厚度、单 模的厚度条件（式4-2-9，4-2-10，4-2-11，4-2-13）； 4、阶跃型光纤的数值孔径（式4-5-7）； 5、阶跃型光纤中子午线的最大时延差（式4-5-14）； 6、渐变型光纤的数值孔径（式4-5-31）； 7、光纤中的群速度与时延差（式4-7-9）； 8、光纤中的材料色散导致的时延差（式4-7-17）。
光电子(1,2章)复习题(1)
光电器件基础·期末复习指导第一章半导体光学基础知识[基本概念]1.光电子技术:光子技术和电子技术相结合而形成的一门技术。
2.光的波粒二象性：某物质同时具备波的特质及粒子的特质。
3.直接带隙半导体:导带底和价带顶在k 空间同一点的半导体4.间接带隙半导体:导带底和价带顶不在k 空间同一点的半导体5.内建电场:半导体pn结界面处两侧的离子带电类型不同，使得空间电荷层中存在着从n 型区一侧指向p 型区一侧的电场6.半导体异质结构：专指不同单晶半导体之间的晶体界面。
[基本理论]1.光的电磁波谱众所周知，光是一种电磁波。
如图1.5 所示，从无线电波到γ射线的整个电磁波谱中，光辐射只是从波长1 nm ~ 1 mm（频率为3×1011 Hz ~ 3×1017 Hz）范围内的电磁辐射，它包括真空紫外线、紫外线、可见光、红外辐射等部分。
可见光是波长为380 nm ~ 780 nm 的光辐射，这一波段范围内的电磁波被人眼所感知。
图1.5 光的电磁波谱2.pn 结的伏安特性pn 结加正向偏压时，通过pn 结的电流主要为扩散电流，电流随电压成指数增加；加负向偏压时，扩散运动受到严重抑制，通过pn 结的电流主要是很小的漂移电流。
这里仅给出电流电压关系为[exp(/)1]s a b J J eV K T =-其中0[]p n n p p n eD P eD n Js L L =+上式称为理想二极管方程。
它是在很大电流与电压范围内pn 结电流电压特性的最佳描述。
图1.17 为pn 结电流电压关系曲线。
假如V a 为负值（反向偏压），反偏电流会随着反偏电压的增大而迅速趋向于一个恒定值-J s ，与反向偏压的大小就无关了。
J s 称为反向饱和电流密度。
很显然，pn 结的电流电压特性是非对称的。
[综合问题]1.单晶硅、锗与砷化镓能带结构有何特点？硅和锗的能带结构有何特点：硅和锗的导带在布里渊区中心虽然都有极小值，但导带中最小的极小值却不在布里渊区中心Γ 点，如图1.10所示，硅导带中的最小极值在空间[1 0 0]方向上，Γ 点之间的距离约为Γ 点和X 点间距的5/6，锗导带中的最小极值在空间[1 1 1]方向上的L 点处。
半导体光电子学考试知识点(电子科技大学)
====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====1，直接带隙材料和间接带隙材料（直接带隙半导体材料就是导带最小值（导带底）和满带最大值在k 空间中同一位置。
电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴（形成半满能带）只需要吸收能量。
）2，直接跃迁和间接跃迁3，什么是散射，原因4，光学的两个特殊角，全反射角和布鲁斯特角光由光密介质进入光疏介质时,当入射角θ增加到某种程度，会发生全反射。
折射角为90度所对应的入射角为临界角。
自然光在电介质界面上反射和折射时，一般情况下反射光和折射光都是部分偏振光，只有当入射角为某特定角时反射光才是线偏振光，其振动方向与入射面垂直，此特定角称为布儒斯特角或起偏角，用θb表示。
此规律称为布儒斯特定律。
光以布儒斯特角入射时，反射光与折射光互相垂直。
5，在迪拜长度后面那个，具体得翻书才能知道，好像是折射率的证明（p77）6，关于散射的应用题，给一个波长函数，有两个参数待定，然后给两组数据，求出两个参数，然后再给一个数据，求解。
不难，需要求导7，一个关于光吸收能量转化的应用题，给出一堆参数，根据能量守恒，需要知道一些常量，比如h，e等8，速率方程，教材最后一节内容，知道怎么列出的9，可见光范围380nm—760nm10，光子频率能量范围本征吸收：本征吸收是指在价带和导带之间电子的跃迁产生与自由原子的线吸收谱相当的晶体吸收谱，它决定着半导体的光学性质.本征吸收最明显的特点是具有基本的吸收边（吸收系数陡峭增大的波长）这种由于电子由带与带之间的跃迁所形成的吸收过程称为本征吸收。
辐射复合：根据能量守恒原则，电子和空穴复合时应释放一定的能量，如果能量以光子的形式放出，这种复合称为辐射复合（Radiative Recombination）。
辐射复合可以是导带电子与价带的空穴直接复合，这种复合又称为直接辐射复合，是辐射复合中的主要形式。
此外辐射复合也可以通过复合中心进行。
在平衡态，载流子的产生率总与复合率相等。
半导体光电子器件复习总结
半导体光电子器件课程梳理Chap 1 绪论1. 半导体激光器的发展➢第一发展阶段——同质结构注入型激光器（二十世纪60年代初）特点：对注入的载流子和光场没有限制，阈值电流密度高，只能在液氮和脉冲状态下工作➢第二发展阶段——单异质结注入型激光器（二十世纪60年代末）特点：利用异质结提供的势垒把注入电子限制在GaAS P-n结的结区内，降低阈值电流密度➢第三发展阶段——双异质结注入型激光器（二十世纪70年代初）特点：1）窄带隙的有源区两侧的宽带隙材料对注入的载流子有限制作用；2）有源区为高折射率材料，两侧包层是低折射率材料，形成的光波导能够将光场的大部分限制在有源区内，从而减小阈值电流密度。
➢第四发展阶段——量子阱激光器（二十世纪80年代初）半导体物理研究的深入及晶体外延生长技术的发展（包括分子外延MBE，金属有机化学气相沉积MOCVD和化学束外延CBE），使得量子阱半导体激光器研制成功。
2. 半导体激光器的特点•小而轻、转换效率高、省电、寿命长；•制造工艺与电子器件和集成电路工艺兼容，便于实现单片光电集成；•半导体激光器的激射功率和频率可直接调制；•激射波长范围宽。
3. 半导体激光器的应用光通讯、光存储、固体激光器的泵浦源、激光器武器、3D显示4. LEDs 的应用交通指示、照明、背光源、屏幕显示、投影仪光源、汽车、医疗、闪光灯、栽培、防伪。
Chap 2 异质结半导体异质结的定义：由两种基本物理参数不同的半导体单晶材料形成的晶体界面（过渡层）。
1.异质结的能带图（1）pN异质结的能带图φ-功函数，χ-电子亲和势尖峰的位置与pN结两边的掺杂浓度有关：p区掺杂比N区多时，尖峰位于势垒的顶端，称为高势垒尖峰；p区掺杂比N区少时，尖峰位于势垒的根部，称为低势垒尖峰（2）nN同型异质结的能带图2. 异质结的参数平衡态下内建电场强度耗尽区内电中性条件内建电势差内建电势差分配比故(由于带边的不连续，内建电势差不再代表势垒的总高度了。
半导体光电子学复习资料
器件：半导体激光器。半导体光放
2.简述激光器二极管实现离子数反转的途径。
答：为了获得粒子数反转，通常采用重掺杂的P型和N型材料构成PN结，这样，在外加电压作用下，在结区附近，空穴和电子复合放出光子，也就是说未复合的空穴-电子对，为高能态离子，外加电压，PN结附近存在大量未复合的高能态离子，代表已粒子数反转。
3.半导体中电子扩散和漂移的区别。
答：在P区多数载流子是空穴，同时有少数载流子（电子）存在。N区情形相反。在外电场作用下，多子将向ＰＮ结移动，结果使空间电荷区变窄，内电场被削弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移，扩散运动起主要作用。结果，Ｐ区的多子空穴将源源不断的流向Ｎ区，而Ｎ区的多子自由电子亦不断流向Ｐ区，这两股载流子的流动就形成了ＰＮ结的正向电流。
六．论述题.
1.造成半导体激光器退化的机理有哪些？
腔面损伤：谐振腔镜面的解理面是激光器的重要组成部分。在高功率的激光作用下，解理面会出现局部损伤，是解理面的反射率下降；工作在一定温度和潮湿或氧气气氛条件下的半导体激光器，腔面容易腐蚀而退化。
内部因素：激光器有源层内部存在着随工作时间增长而不断增加的杂质、晶格缺陷和其他非辐射复合中心。
答：发光二极管：ＬＥＤ主要由ＰＮ结芯片、电极、光学系统及附件等组成。ＬＥＤ的发光体叫晶片。发出的光辐射正向偏置时，通过电致发光的PN结器件。
激光二极管：以半导体材料为工作物质来产生激光的二极管，在发光二极管的基础上，在内部加了一个光学谐振腔。
5.二极管的发光原理。
答：晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电常当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。
半导体所考试试卷,半导体光电子学
中国科学院半导体所 《半导体光电子学》试题一、 名词解释（30分）数字孔径 传播常数吸收系数 增益系数俄歇复合 激子复合二、 一激光器的腔长为500μm ，端面的反射率为0.32，吸收系数为10cm -1。
试问：（1） 产生激光的阈值处的光增益是多大？（2） 如果一个端面镀上增反膜，使反射率增至0.9，问光激射阈值处的光增益是多大？（3）如果内量子效率为0.65，试问（1）和（2）两种情况下的外量子效率为多大？ （20分）三、已知一组激光器的工作寿命是：在60℃时为4×104小时，在90℃时为6500小时，试问20℃时它们的预期寿命多长? (15分)四、已知As Ga Al x x -1的禁带宽度g E =1.424+1.247x ，（1） 求出As Ga Al 94.006.0的As Ga Al 7.03.0的禁带宽度和对应的发射波长。
（2） 如果As Ga Al p 94.006.0-中的 ev E F v 1.01=-，As Ga Al N 7.03.0-中的ev F E c 05.01=- ，F 为费米能级，1v E 为As Ga Al p 94.006.0-的价带顶，2c E 为As Ga Al n 7.03.0- 的导带底，试画出As Ga Al n As Ga Al p 7.03.094.006.0/--的能带图。
（3）简要说明异质结的特性。
（20分）五、试写一篇短论文描述半导体激光器或波导器件的模式特性。
提示：可描述何为模式（基模，水平横模，垂直横模，纵模，单纵模）如何通过器件结构设计获得单模工作？不必全面，能清楚描述一两个要点即可，重在考察基础知识和逻辑分析能力。
(15分)六、选作题依照你硕士期间的研究工作或者你熟悉的某种光电器件，用300－500字表述一下为什么选择半导体光电子学这一研究方向。
(参考分20分)。
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半导体光电子学一、1.声子：晶格振动的能量量子，假想粒子，与晶格振动相联系，不能独立存在。
光子：传递电磁相互作用的规范粒子，无静止质量，具有能量和动量，能够独立存在。
2.量子阱：两种禁带宽度不同的但晶格匹配的单晶半导体薄膜以极薄的厚度交替生长，使得宽带隙材料中的电子和空穴进入两边窄带隙半导体材料的能带中，好像落入陷阱，这种限制电子和空穴的特殊能带结构被形象地称为量子阱。
超晶格：当量子阱结构中单晶薄层的厚度可与德布罗意波长或波尔半径相比拟时，由于量子尺寸效应，量子阱之间会发生很强耦合效应。
3.光子晶体：是指具有光子带隙特性的周期性电介质结构的人造晶体。
纳米线：一种具有在横向上被限制在100纳米以下，纵向无限制的一维结构材料。
4.施主杂质：半导体中掺杂的杂质能够提供电子载流子的特性。
受主杂质：半导体中掺杂的杂质能提供空穴载流子的特性。
杂质能级：半导体中掺入微量杂质时，杂质原子附近的周期势场受到干扰并形成附加的束缚状态，在禁带中产生附加的杂质能级。
5.激子复合：所谓激子是指处于束缚态的电子和空穴，激子复合的能量将以光的形式释放。
俄歇复合：电子和空穴复合后将能量传递给另一个电子或空穴的现象。
有CHCC（复合后的能量给导带的电子并使其激发到导带更高能态）和CHHS（复合后的能量给价带的空穴并使其激发到自旋-轨道裂带上）过程。
二、采用能带图和文字描述导体，半导体和绝缘体的异同。
导体：价带全满，导带部分填充半导体：价带全满，导带全空，但是禁带宽度较窄，电子易于激发到导带中去。
绝缘体：价带全满，导带全空，禁带宽度较大三、光波导结构的实例，并进一步说明光波导在光电器件中的工作原理。
光波导主要有平面波导和条形波导，而条形波导又有增益波导，折射率波导，分布反馈波导实例：如折射率波导：有源区和两侧限制区的折射率不同，有源区两侧解理面构成反射镜，在有源区电子受激发射出的光子由于有源区和限制区折射率的不同构成全反射，将光场限制在有源区内，光子只能在两侧解理面来回反射，激发出更多的光子，并在输出方向上传播。
四、双异质结未加偏压和加偏压的能带图双异质结在激光器中的作用：(1)pn结处于正向电压时，异质结势垒降低，n区电子能够越过势垒和隧穿势垒而注入窄带隙p区。
这种异质结有助于载流子从宽带隙区向窄带隙区的注入，同时该异质结在价带上的势垒也阻碍着空穴由p区向n区注入。
(2)同型PP异质结限制有一个较高的势垒以阻挡注入p区（即异质结激光器的有源区）的电子漏出。
(3)由于窄带隙半导体的折射率比宽带隙高，因此有源区两边的同型和异型异质结都能产生光波导效应，从而限制有源区中的光子从该区向宽带隙限制层溢出而损耗掉。
(4)在实际激光器的结构中，往往需要生长一层与前一层掺杂类型相同但杂质浓度很高的盖帽层（或顶层），这种同型异质结可用来减少与相继的金属电极层之间的接触电阻，实现良好的欧姆接触。
(5)在条形激光器中，异质结在平行于结平面方向上对光子和载流子进行限制，从而有利于激光器性能的进一步提高。
五、激光器的谐振腔有哪些不同类型？在DFB激光器中，谐振腔的工作原理是什么？为什么要加一个四分之一波长的相移器？主要类型有：按稳定性分：稳定腔，非稳定腔和介稳腔按反馈方式分：集中反馈腔和分布反馈腔按反射镜类型分：平凹腔，双凹腔，双凸腔，凹凸腔，平凸腔谐振腔的作用：提供光学正反馈和产生对实际振荡光束的限制作用，即对振荡模式的限制作用。
原理：其与F-P激光器的区别在于没有集中反射的反射镜，它的反射机构是由有源区波导上的bragg光栅提供的，其主要原理是基于bragg衍射原理。
只有特定方向和特定波长的衍射波才能在腔内来回反射，并获得叠加增强的作用，其它方向上的衍射波互相抵消，这种反射是由周期性波纹结构所提供的相反行进的两种光波的相互耦合所形成。
当介质达到粒子数反转后，这种光波在来回反射中不断得到放大，当增益满足一定阈值条件时，就会形成激光振荡，起到谐振腔的作用。
当加上一个四分之一波长的相移器后，能够扰动正、反行波反馈的对称性，驻波在DFB 区中心平滑相接，使得DFB激光器能够在布拉格波长下发生谐振，此时激光器能以最强的反馈和最低的阈值增益，实现稳定的单纵模工作，同时由于主模和次模有较大的阈值增益差，具有更好的稳定性和模式选择性。
考点：第一章：1.k选择定则：电子跃迁必须满足能量和动量守恒。
2.直接跃迁和间接跃迁：电子从价带极大值跃迁到导带极小值，在布里渊区对应同一波矢k则为直接，不同波矢k则为间接。
3.驻波条件：光子在谐振腔内能产生稳定振荡的谐振条件为，光子在腔内来回一周的光程应等于所传播的平面波波长的整数倍。
4.粒子数反转条件：h v≥Eg，受激辐射光子数多于被吸收的光子数。
5.辐射复合：电子和空穴复合后放出光子6.非辐射复合：电子和空穴复合后以声子的形式放出，或转变为自由载流子的动能。
7.俄歇复合：8.增益系数与电流密度：电流密度达到一定值后才出现增益系数开始为正值，并随电流密度的增加而增加，当电流密度增大到某一阈值时，增益系数不再随电流密度发生大的变化。
9.与跃迁速率有关的几个量：光子密度，电子能级的占据几率，电子态密度，跃迁（受激吸收和发射，自发）的几率系数。
第二章异质结1.异质结的定义和成因及能带：异型：首先pn中的多子扩散，然后形成内电场，n带正电，p带负电，然后形成电子和空穴的漂移，形成空间电荷区即耗尽层。
同型：无论pp还是nn都是多子扩散，在宽禁带材料中形成耗尽层，在窄禁带中形成电荷积累层。
2.双异质结在半导体激光器中的应用：(1)pn降低势垒电子更易于注入p区有源层，阻碍空穴进入n区。
(2)pp提高势垒，p区电子不易泄露。
(3)pp减少与金属的接触电阻，实现良好欧姆接错。
(4)有源区两边的p、n折射率更高，有限制光场的作用。
3.异质结中的晶格匹配：一般要求晶格匹配，但在极薄的情况下，可由弹性应变来弥补。
4.超注入：在大正向偏压下，异质结中被注入区的载流子浓度高于载流子注入源区的情况。
第三章光波导1.光波导：将光场限制在有源区内并使其在输出方向上传播。
2.折射率波导：利用限制区和有源区的折射率差异将光限制在有源区传播。
3.增益波导：利用有源区中心与侧向载流子的浓度梯度限制光的传播。
4.矩形介质波导：在有源区的水平横向和垂直横向都有折射率不同的限制区。
第四章异质结半导体激光器1.激光器的组成：有源介质，谐振腔和驱动电源。
2.FP腔半导体激光器的结构与分类：按垂直于PN结方向的结构分类按照垂直于PN结方向的结构的不同，F-P腔激光器可分为同质结激光器、单异质结激光器、双异质结激光器和量子阱激光器3.同质结激光器：波导特性较差（n相同），阈电流较大且随温度发生剧烈变化。
4.条形激光器的特点：(1)侧向尺寸减少，光场对称性增加，提高了与光纤的耦合效率。
(2)侧向对电子和光场有限制，减小了阈值电流密度和工作电流。
(3)热阻小，散热快，有利于提高热稳定性。
(4)有源区面积小，容易获得尽可能少的缺陷或无缺陷的有源层。
(5)有利于改善侧向模式。
5.电流的侧向扩展和载流子的侧向扩散：扩展：条形接触电极和有源层pn结间多数载流子的漂移运动。
扩散：注入有源层的非平衡少数载流子因浓度梯度由中心和两侧所形成的扩散。
6.四分之一相移区第五章激光器的性能1.阈值特性：阈值是衡量自发发射和受激发射的分水岭，是区分LD和LED的主要标志。
影响阈值的因素：(1)结构:同质结、单异质结、双异质结以及波导结构。
(2)激光器的几何尺寸：有源层厚度（与阈值电流密度成开口向上抛物线关系）和宽度（宽度增加，阈值电流密度增加）及腔长（减少导致电流密度增加）。
(3)温度：阈值电流密度随温度上升。
(4)波长：波长范围向0.8~1.3um两侧伸展，导致阈值电流密度增加。
2.激光器的近场和远场：近场指光强在解理面上的分布，与侧向模式相关；远场指在距输出腔面一定距离的光束在空间上的分布，与光束发散角相关。
3.影响纵模谱的因素：(1)自发发生因子：(2)注入电流：(3)腔长：4.激光器的退化：(1)腔面损伤(2)内部退化：对短波长激光器主要有异质结失配位错，有源层点缺陷造成的内应力和位错，限制层和衬底的位错和晶格缺陷向有源层扩散。
对长波长激光器主要有有源区严重的俄歇复合和注入有源层载流子越过限制势垒所造成的泄漏。
(3)欧姆接触的退化：主要为金属与半导体之间的热阻增加。
(4)温度：导致材料老化。
第六章发光二极管1.LD和LED的区别：LD受激发射，有谐振腔；LED自发发射，无谐振腔。
2.LD优点：(1)无阈值特性，P-I曲线好(2)不易产生模分配噪声，对光纤传输线路中的反射光不灵敏(3)工作温度，输出功率随温度变化小，无须精确控制温度，驱动电源简单。
(4)无腔面退化，工作寿命长(5)成品率高，价格便宜。
3.边，面和超辐射发光二极管的结构和性能第七章光吸收和光探测器1.半导体中的光吸收主要包括本征吸收、激子吸收、晶格振动吸收、杂质吸收及自由载流子吸收。
本征吸收：当入射光能量大于半导体材料禁带宽度时，价带中电子便会被入射光激发，越过禁带跃迁至导带而在价带中留下空穴形成电子－空穴对。
这种由于电子在价带和导带的跃迁所形成的吸收过程称为本征吸收。
大量实验证明这种价带电子跃迁的本征吸收是半导体中最重要的吸收，也是光电探测器工作的理论基础。
激子吸收：价带中的电子吸收小于禁带宽度的光子能量也能离开价带，但因能量不够还不能跃迁到导带成为自由电子。
这时，电子实际还与空穴保持着库仑力的相互作用，形成一个电中性系统，称为激子。
能产生激子的光吸收称为激子吸收。
这种吸收的光谱多密集与本征吸收波长阈值的红外一侧。
晶格振动吸收：半导体原子能吸收能量较低的光子，并将其能量直接变为晶格的振动能，从而在远红外区形成一个连续的吸收带，这种吸收称为晶格吸收。
杂质吸收：杂质能级上的电子（或空穴）吸收光子能量从杂质能级跃迁到导带（空穴跃迁到价带），这种吸收称为杂质吸收。
杂质吸收的波长阈值多在红外区或远红外区。
自由载流子吸收：导带内的电子或价带内的空穴也能吸收光子能量，使它在本能带内由低能级迁移到高能级，这种吸收称为自由载流子吸收，表现为红外吸收。
2.光电探测器的类型和结构：主要有普通PD（单pn异质结），PIN管（pnn异质结）和APD管（nppp异质结）3.光电探测原理：受激吸收pn异质结外加反向电压，导致空间电荷区扩大，内电场增强，在光照射下，空间电荷区及其附近受激产生电子-空穴对，电子和空穴在强电场作用下迅速向n区和p 区漂移，产生电流。
第八章量子阱1.量子阱：2.超晶格3.量子尺寸效应4.量子阱激光器原理5.量子限制stark效应。