集成光电子器件与微纳制造方向课程介绍
微纳光电子学 教学大纲
微纳光电子学一、课程说明课程编号：140510Z10课程名称：微纳光电子学/ Micro- and Nano- Optoelectronics课程类别：专业核心课程学时/学分：48/3先修课程：固体物理、信息光学、光电子技术适用专业：光电信息科学与工程教材、教学参考书：1．原荣，邱琪编著.光子学与光电子学.北京: 机械工业出版社.2014年;2. 傅竹西编著.固体光电子学.合肥: 中国科学技术大学出版社(第2版).2012年;3. 周治平著.硅基光电子学.北京: 北京大学出版社.2012年;4. 刘旭等编著.光电子学.杭州: 浙江大学出版社.2014年。
二、课程设置的目的意义光子学、光电子学、和光电子技术是目前信息时代不可或缺的关键技术，产生了大量的光与电相结合的新型器件如手机、电脑、激光雷达、导航设备、光电探测器、太阳能电池等等，不一而足，为人们的生活和工作提供了极大的便利。
光子与电子的结合与相互调制是今后信息技术发展的一个重要方向，特别是由于半导体技术和微纳制作技术的兴起，光电子器件朝功能更强、尺寸更小的方向发展。
本课程重点讲述特征尺寸在微米或纳米级别的光与电相结合的新型光电子器件及其原理，结构、和应用等，使光电信息科学与工程等专业的学生能够了解和掌握有关微纳光电子学方面的最新进展和知识，为更好地适应以后相关的学习深造和研发工作打下坚实的专业基础。
三、课程的基本要求知识：本课程从光学原理如光的传播、干涉、衍射、偏振、双折射、光电效应、电光效应、非线性效应等出发，重点讲述所涉及到的当前微纳光电子学领域基本的、主要的、常用的器件，如波导、半导体激光器、滤波器、调制器、探测器、CCD、探测器等的原理、结构、及应用等。
能力：要求学生学习这些器件的基本结构、工作原理、主要特性及应用等知识时，不仅需了解微纳光电子器件的基本知识，还要能够举一反三、触类旁通、和具备进一步深入学习、研究及设计微纳光电子器件的能力，并能将器件知识与实际应用相结合。
《集成光学课程简介》课件
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新型光子材料的探索与应用
新型光子材料的探索和应用为集成光学的发展提供了更多可能性， 如拓扑光子学、非线性光子学等领域的发展。
集成光学面临的挑战与机遇
技术瓶颈
目前的光子集成芯片还存在一些 技术瓶颈，如高损耗、低稳定性 等问题，需要进一步研究和突破
。
市场需求
随着5G、物联网等技术的普及， 市场对光子集成芯片的需求越来越 大，为集成光学的发展提供了广阔 的市场前景。
光波导具有低损耗、低成本、 高集成度等优点，是集成光学 中的核心元件。
光波导的传输模式分为单模和 多模，单模光波导具有更高的 传输质量和更远的传输距离。
光波导器件
光波导器件是利用光波导原理制 成的各种光子器件，如光调制器
、光开关、光滤波器等。
光波导器件具有小型化、集成化 、高性能等优点，广泛应用于光 通信、光传感、光计算等领域。
04
集成光学的前沿研究
光子晶体
总结词
光子晶体是一种具有周期性折射率变 化的介质，能够控制光的传播行为。
详细描述
光子晶体具有类似于电子能带结构的 特性，能够实现对特定频率光子的禁 带特性，从而实现光子局域、光子带 隙和光子操控等功能。
光子集成电路
总结词
光子集成电路是一种集成了多个光子器件的集成光路，可以实现光信号的产生、调制、传输和检测等功能。
详细描述
光子集成电路具有低损耗、高集成度、高速传输等优点，是实现光通信、光计算和光传感等应用的关键技术之一 。
光量子计算与量子通信
总结词
光量子计算和量子通信是基于量子力学原理的信息处理和通信方式，具有高度安全性和 并行性。
微纳光电子系统_第二章微纳光电器件简介
16
2010-9-5
32×32微测辐射热计SEM照片
×200 倍
×500倍
测试系统原理图
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2010-9-5
像元编号
像元黑体响应电压 (µ V)
像元响应率 (V/W) 1.52×104 1.23×104 1.11×104 1.46×104 1.42×104 1.35×104 0.99×104 1.44×104 1.56×104 1.28×104
读出电路 X 向电极
11
2010-9-5
微桥结构设计
• 热学设计 低热导和合适的热响应时间 • 光学设计 提高填充系数和红外吸收率 • 力学设计 确保结构的机械力学稳定性
1. 00 0. 90
吸 0. 70 收 0. 60 率 0. 50 （ 0. 40 ％） 0. 30
0. 20 0. 10 0. 00 1. 0 3. 0 5. 0 7. 0 9. 0 11. 0 13. 0 15. 0
硅 3.4
400μm 4μm 1 8 2π 1.67μm 1.96
硅 3.4
400μm 4μm 1 8 1.7 π 1.42μm 2.35
硅 3.4
400μm 4μm 1 8 0.95π 0.798μm 2.35
石英 1.47
400μm 0.5μm 1 8 2π 1.06μm 4.5
性能测试
衍射效率
微测辐射热计物理模型
微测辐射热计热学模型
热绝缘微桥结构
V dV I 0 dR dT I 0 R ＝ dQ dT dQ Geff
微桥结构 50 μm Y 向电极 红外 辐射 0.5μm
Gleg kleg
Aleg l
探测器响应率与探测 器和衬底间的热导G 呈反比，利用微桥结 构降低二者间的热导
微纳光电子器件的设计和制备技术
微纳光电子器件的设计和制备技术微纳光电子器件是目前光电子领域中的前沿研究领域。
因其微小的体积，具有良好的性能和独特的功能，被广泛应用于信息处理、生物医药、新能源等领域。
本文概述微纳光电子器件设计制备技术。
一、微纳光电子器件概述微纳光电子器件是指体积尺寸在微米乃至纳米量级的光电子器件，与传统的光电子器件相比，具有更高的集成度、更低的功耗、更高的速度、更强的可靠性和稳定性，因此在应用领域有着广泛发展前景。
目前，微纳光电子器件主要包括微波光子晶体、微环谐振器、微腔光机械振子、微进易出激光等。
这些器件均是基于微纳米加工技术制备的，因此需要掌握相应的设计和制备技术。
二、微纳光电子器件设计技术1. 光学仿真技术在微纳光电子器件设计中，光学仿真技术是非常重要的一部分。
通过对无限远场问题的研究，可以建立器件的电磁模型，并利用计算机仿真技术进行分析和设计优化。
光学仿真技术最常用的软件是COMSOL Multiphysics和Lumerical等。
通过光学仿真技术，可以优化器件的结构形状、材料选择、呈现和低损耗等。
2. 异质结构设计技术在微纳光电子器件很多器件应用中都需要通过异质结设计实现。
异质结异质材料的导带能带区在交界处会产生能带弯曲现象，从而形成能带偏差，这样就能够改变器件的电子结构和光学性质。
异质结是一种典型的二维和三维的结构，可以通过量子阱、能带混合、带隙调制等技术实现。
在微波光子晶体、微腔光学器件等方面有重要应用。
三、微纳光电子器件制备技术1. 电子束光刻技术电子束光刻技术（EBL）是一种高分辨率的微纳米制造技术，其分辨率可以达到亚纳米级别。
EBL主要是利用电子束照射石英等电子敏感材料，石英中会产生可溶解的空穴，再通过腐蚀、蒸镀等方式制造出器件形状。
EBL技术可以实现器件的多层加工和三维加工，但是其缺点是加工速度较慢，不能进行大面积加工和生产级量产。
2. 等离子体刻蚀技术等离子体刻蚀技术（RIE）是一种高效的微纳米制造技术，其主要原理是通过气体放电等离子体刻蚀目标材料。
微纳加工技术在集成光电子器件中的应用
微纳加工技术在集成光电子器件中的应用引言：随着科技的不断进步，人们对高性能和高集成度光电子器件的需求也越来越大。
微纳加工技术作为一种高精度、高灵活性的加工技术，已经逐渐成为集成光电子器件领域的关键技术。
本文将重点介绍微纳加工技术在集成光电子器件中的应用，探讨其在器件设计、制备和功能增强等方面的优势。
一、微纳加工技术在集成光电子器件设计中的应用1. 光子集成电路设计微纳加工技术在光子集成电路设计中发挥了重要作用。
通过利用微纳加工技术，可以实现复杂的光子晶体波导、微环谐振器、分束器、耦合器等器件结构，并将它们灵活地组合在一起，形成可编程的光子集成电路。
这种灵活的设计方案使得光子集成电路具有更高的集成度和更小的尺寸，更适用于实现高速通信和光子计算等应用。
2. 超材料设计微纳加工技术可以用于制备超材料中的微纳结构，如金属纳米点阵、微球、纳米线等。
这些微纳结构具有特殊的光学性质，可以用于实现控制光的传播行为、吸收和辐射等特殊功能。
通过微纳加工技术，可以实现对超材料微纳结构的精确控制，进而设计和制备具有特定波长选择性、超透明性、超折射率效应等特征的光学器件。
二、微纳加工技术在集成光电子器件制备中的应用1. 光子晶体制备光子晶体是一种由周期性的两个或多个介质组成的纳米结构材料，可以对光的传播进行控制。
微纳加工技术可以用于制备光子晶体的微米和纳米结构。
通过对微纳结构的形貌和材料的选择进行调控，可以实现对光子晶体的带隙特性、光子禁带结构和波导模式等的精确控制。
这为实现光学滤波器、光调制器等集成光电子器件提供了基础。
2. 光波导制备光波导是一种用于控制和引导光的结构，是光学器件中的重要组成部分。
通过微纳加工技术，可以制备具有高光学品质的光波导结构。
例如，在光子集成电路中，可利用微纳加工技术制备出具有较低损耗和较高耦合效率的光波导，从而实现光的高效传输和耦合。
三、微纳加工技术在集成光电子器件功能增强中的应用1. 纳米结构增强效应微纳加工技术可以制备出具有纳米结构的光电子器件，通过改变结构尺寸和形貌，实现器件性能的增强。
微纳加工技术在集成光子学器件制造过程中的应用
微纳加工技术在集成光子学器件制造过程中的应用在集成光子学器件制造过程中，微纳加工技术的应用正发挥着越来越重要的作用。
微纳加工是一种以微米和纳米尺度制造器件和结构的技术，通过精细的控制和加工，可以实现对光子学器件的高度集成、小型化和高性能化。
本文将详细介绍微纳加工技术在集成光子学器件制造过程中的应用，并分析其优势和挑战。
首先，微纳加工技术在光子学器件制造中的应用主要体现在以下几个方面：1. 光波导的制备：在集成光子学器件中，光波导是起到导光、分光和耦合等重要作用的核心部件。
微纳加工技术可以通过利用光刻技术、干法刻蚀、离子束刻写等工艺，制备出各种结构的光波导。
例如，可以制备出SiO2/Si3N4光波导、聚合物光波导等，实现对光信号的准确引导和控制。
2. 光子晶体的制造：光子晶体是一种具有周期性折射率变化的结构，在光子学器件中有着重要的应用。
微纳加工技术可使用多种方法制造光子晶体结构，如电子束曝光、反应离子刻蚀等，可以准确控制折射率的变化，实现对光信号的高效操控。
3. 光探测器和光放大器的制备：微纳加工技术也可以用于制备光探测器和光放大器等器件。
通过细致的加工工艺，可以制备出高性能的光探测器和光放大器，实现对光信号的高灵敏度检测和放大。
在集成光子学器件制造过程中，微纳加工技术具有以下优势：1. 高度集成：微纳加工技术能够实现对光子学器件的高度集成，使得多个光学元件可以在一个芯片上实现，从而大幅度减小了器件的尺寸和重量。
高度集成带来的优势包括简化器件结构、降低功耗、提高整体性能等。
2. 高精度加工：微纳加工技术能够实现对光学器件的高精度加工，减小器件尺寸的同时，保持较高的性能。
高精度加工使得光波导、光子晶体等器件的制备更加精确，光信号的操控和调控更加可靠和稳定。
3. 应用广泛：微纳加工技术不仅可以应用于光通信领域，还可以应用于生物医学、光电子学、传感器等领域。
光通信领域是微纳加工技术最早及应用最广泛的领域之一，通过微纳加工技术制造的光子学器件可以应用于光纤通信、无线通信等领域。
光电子器件制造中的微纳加工技术研究
光电子器件制造中的微纳加工技术研究随着科技的不断进步和人类对光电子器件的需求不断增多，微纳加工技术成为了当代科技领域的重要组成部分。
它不仅可以用于微小器件的制造与研究，还可以应用于生物医学、信息、环境等领域。
尤其在光电子器件的制造过程中，微纳加工技术更是被广泛应用。
本文将从加工技术、应用领域、发展状况等多个角度，对光电子器件制造中的微纳加工技术进行探讨。
一、加工技术微纳加工技术是一种以微米(um)、纳米(nm)等级为单位的精密加工过程，它以高精度、高效率、低成本、高可靠性等特点而被广泛应用。
在光电子器件制造中，微纳加工技术主要分为以下几类：1. 光刻技术光刻技术是将制作好的掩模图样转移至光刻胶上，再通过UV曝光、显影等过程进行加工的技术。
光刻技术的优点是加工速度快，加工精度高，适用于大规模生产。
但受到技术限制，其最小加工尺寸一般为几百纳米，且加工深度受到限制。
2. 激光加工技术激光加工技术是利用强光束的热、化学、物理等效应，对材料进行加工和切割的技术。
它可以实现高精度、高效率的加工，且可以在各种材料上进行加工。
但激光加工过程需要高功率激光设备，成本相对较高。
3. 离子束刻蚀技术离子束刻蚀技术是利用离子束进行精密加工的技术。
离子束直接照射在材料表面，通过物理、化学作用或机械力作用，改变材料的表面形貌和材料性质，以实现精密加工的效果。
离子束刻蚀技术可以制作出各种微结构，但制作周期长，加工速度慢。
4. 电子束加工技术电子束加工技术是利用电子束对材料进行加工的技术。
电子束从电子枪中发射并聚焦在极小的点上，把材料表面的原子、分子激发、击穿使其发生化学或物理变化，从而实现高精度的加工和切割。
但电子束设备成本较高，不适用于大规模生产。
5. 纳米印刷技术纳米印刷技术是一种新兴的微纳加工技术，可以在纳米级别上进行转移和印刷，广泛应用于制备纳米结构和高清晰度显示器件等领域。
其优点是加工速度快、适用性广、适用于大规模制备等，但加工精度仍有待提高。
微纳加工技术在集成光子学器件制造过程中的应用
微纳加工技术在集成光子学器件制造过程中的应用光子学是研究光的性质和应用的学科，而集成光子学则是将光与电子集成起来，用于制造光学器件和光电子设备。
在集成光子学器件的制造过程中，微纳加工技术起到了重要作用。
微纳加工技术是指利用微米和纳米级别的精密加工方法制造微小器件和结构的技术。
它可以实现对材料的精确控制和微观结构的精细加工，为光子学器件的制造提供了重要工具和手段。
微纳加工技术在集成光子学器件制造过程中的应用主要体现在以下几个方面：1. 光子晶体制备：光子晶体是由周期性的折射率变化构成的人工结构，具有调控光的传播和控制光的光子带隙效应等特性。
微纳加工技术可以通过利用光刻和干法腐蚀等方法制备具有亚微米尺度的周期性结构，实现光子晶体器件的制备。
这些器件可用于制造光波导、滤波器、激光器等光子学器件，具有在光子集成电路中实现高度集成和小尺度的优势。
2. 波导制造：光波导是光子学器件中常用的传输光信号的结构，它可以将光信号引导和传输到目标位置。
微纳加工技术可以利用光刻和蚀刻等方法制造出高度精密、低损耗的光波导结构。
例如，可以使用光刻技术在光子器件表面定义出光波导图案，然后通过干法或湿法腐蚀方法将无光波导部分的材料去除，形成具有高度精密的光波导结构。
3. 二维材料制造：二维材料是由单层或几层原子构成的材料，具有优异的光电性能和结构特性。
微纳加工技术可以通过利用化学气相沉积、物理气相沉积等方法制备大面积的二维材料，并利用光刻、电子束曝光等技术进行图案定义和加工。
这些制造技术可以在光子学器件中应用于制造光学光源、光探测器等器件，从而实现高灵敏度、高效能的光子学器件。
4. 微纳加工平台的建立：微纳加工技术还可以用于构建集成光子学器件制造的微纳加工平台。
这种平台可以提供高分辨率、高精确度的器件加工能力，并具备光子学器件制造所需的高度一致性和可重复性。
通过建立微纳加工平台，可以实现多种光子学器件的批量制造和集成。
综上所述，微纳加工技术在集成光子学器件制造过程中起到了重要作用。
光电子器件中的微纳加工技术研究与应用
光电子器件中的微纳加工技术研究与应用光电子器件是一种基于光电子学原理制造的电子器件。
随着现代通信、半导体、生物医药等领域的快速发展，对于光电子器件的研究和应用也日益增加。
微纳加工技术作为一种重要的制造光电子器件的手段，已经成为光电子学领域研究的主要方向之一。
微纳加工技术是指在微米和纳米级尺寸上制备和处理微器件和材料的技术。
这种技术可以通过优化加工参数和设备来实现高精度、高效率和低成本的制造过程。
在光电子器件的研究和应用中，微纳加工技术可以用来制备光学和电子元件，以及微流控芯片等微纳系统。
一、微纳加工技术在光电子器件中的应用1. 光学元件微纳加工技术可以用来制备光学元件，例如衍射光栅、电子光子晶体等。
这些光学元件在光学通信、传感器和光学成像等领域中有广泛的应用。
2. 电子元件微纳加工技术可以用来制备电子元件，例如金属导线、半导体场效应管等。
这些电子元件可以用于制备集成光电子器件，例如光电二极管、激光器等。
3. 微流控芯片微纳加工技术可以用来制备微流控芯片。
微流控芯片是一种以微米尺度为基础的小型化、智能化的分析系统。
微流控芯片可以用于生物医药、环境和食品安全等领域的分析检测。
二、微纳加工技术的研究进展1. 微纳加工技术的加工精度和表面质量不断提高。
随着微纳加工技术的发展，加工精度和表面质量越来越高。
目前，一些微纳加工技术已经可以实现亚纳米级的加工精度和纳米级的表面质量，例如电子束曝光、原子力显微镜加工等。
这些技术的发展为微纳加工技术的应用提供了更高的制造精度和表面质量要求。
2. 微纳加工技术的加工速度和成本不断降低。
随着微纳加工技术的不断发展，加工速度和成本越来越低。
当前，一些微纳加工技术已经可以实现高速加工和低成本制造，例如激光加工和微纳米注塑成形。
这些技术的发展为微纳加工技术的应用提供了更高的加工效率和成本优势。
3. 微纳加工技术的工艺优化和新材料应用不断推进。
随着微纳加工技术的应用不断推进，对于微纳加工技术的工艺优化和新材料应用变得越来越重要。
《微纳制造技术》教学大纲
《微纳制造技术》教学大纲课程代码：NANA2027课程名称：微纳制造技术英文名称：Nanofabrication课程性质：专业教学课程学分/学时： 2分/36时考核方式：闭卷考试、课堂报告、课后作业开课学期： 5适用专业：纳米材料与技术先修课程：半导体器件物理后续课程：新能源材料与技术、纳米材料表征技术选用教材：唐天同，《微纳加工科学原理》，电子工业出版社，2010年一、课程目标通过本课程的理论教学与课后作业，使学生具备以下能力：熟悉微纳制造常用的工艺及方法，了解其应用场景及对比不同方法之间优缺点；可以运用公式计算解决材料选择、加工参数相关问题；对新兴微纳制造技术及未来发展趋势有一定了解。
（支撑毕业要求1-2）了解微纳制造工艺的基本概念、方法、理论、加工设备的发展演变过程和发展趋势，并结合微纳制造工艺在集成电路、纳米传感、光电子等器件领域应用，对微纳制造这一前沿研究领域有初步认识，建立相关领域的知识储备结构，并能在今后的工作中加以结合与应用。
（支撑毕业要求2-2）二、教学内容第一章绪论（支撑毕业要求1-2）课时：1周，共2课时教学内容：一、微电子的发展历史二、集成电路基本工艺流程三、纳米制造的发展要求学生：了解微电子工业以及微纳制造技术的发展历史，认识当前集成电路加工的主要流程和工艺。
第二章微电子与光电子集成技术中使用的材料（支撑毕业要求1-2，2-2）课时：2周，共4课时教学内容第一节晶体结构与性质一、晶体的几何结构二、晶体的电学性质三、晶体的光学性质第二节半导体材料一、元素半导体二、I II-V族半导体三、I I-VI族半导体四、I V-IV族化合物半导体第三节纳米结构与材料一、半导体超晶格结构二、量子阱、量子线和量子点要求学生：对晶体材料的几何结构、能带结构和电学性质基础认知；了解硅与几种典型半导体材料的特点和用途；了解新型一维、二维材料的结构特点以及用途。
第三章光刻（支撑毕业要求1-2，2-2）课时：2周，共4课时教学内容第一节光学光刻一、接触式和接近式曝光光刻二、投射式光刻三、先进光刻技术和其他改进分辨率的方法第二节光刻胶一、光刻胶类型三、涂敷和显影工艺三、光刻胶的化学放大和对比度增强技术第三节 X射线曝光技术一、X射线曝光原理二、X射线曝光技术应用要求学生：了解光刻技术的种类；学会改进分辨率的方法及相关参数计算；熟悉光刻工艺的具体步骤；认识新型光刻设备的优点及其应用；掌握使用软件绘制简单的光刻掩膜版的能力。
微纳光子集成
微纳光子集成微纳光子集成是一种将光子学器件集成在微纳米尺度上的技术，它可以实现光子学器件的小型化、高度集成化和高性能化。
下面是关于微纳光子集成的详细精确的解释：1. 概念：微纳光子集成是指将多个光子学器件（例如光源、调制器、放大器、滤波器等）集成在微纳米尺度的芯片上，以实现光子学功能的高度集成化。
通过微纳光子集成，可以大大减小光子学器件的体积和功耗，提高器件的性能和可靠性。
2. 器件制备：微纳光子集成的关键是制备微纳米尺度的光子学器件。
常用的制备方法包括光刻、电子束曝光、离子注入、化学气相沉积等。
这些方法可以在芯片上制备出微纳米尺度的光子学结构，例如波导、谐振腔、光栅等。
3. 光子学器件：微纳光子集成涉及的光子学器件包括光源、调制器、放大器、滤波器等。
光源可以是激光器或LED，用于产生光信号。
调制器用于对光信号进行调制，常用的调制技术包括电吸收调制和电光调制。
放大器用于放大光信号，常用的放大器包括半导体光放大器和光纤放大器。
滤波器用于选择特定的光波长，常用的滤波器包括光纤光栅和光栅耦合器。
4. 集成方式：微纳光子集成的方式可以分为光路集成和电路集成。
光路集成是将多个光子学器件通过波导连接起来，实现光信号的传输和处理。
电路集成是将光子学器件和电子器件结合起来，实现光信号的调制、放大和控制。
5. 应用领域：微纳光子集成在通信、传感、计算和光学存储等领域具有广泛的应用。
在通信领域，微纳光子集成可以实现高速、大容量的光通信系统，提高数据传输速率和带宽。
在传感领域，微纳光子集成可以实现高灵敏度、高分辨率的光传感器，用于环境监测、生物医学和安全检测等应用。
在计算领域，微纳光子集成可以实现光量子计算和光量子通信，提高计算速度和存储密度。
在光学存储领域，微纳光子集成可以实现高密度、高速度的光存储器，用于数据存储和检索。
总之，微纳光子集成是一种将光子学器件集成在微纳米尺度上的技术，它可以实现光子学器件的小型化、高度集成化和高性能化，具有广泛的应用前景。
清华大学微电子与纳电子学本科课程介绍
微电子与纳电子学系00260011 晶体管的发明和信息时代的诞生1学分16学时The Invention of Transistors and the Birth of Information Age晶体管的发明，是二十世纪最重要的科技进步。
晶体管及以晶体管核心的集成电路是现代信息社会的基础，对社会的进步起着无以伦比的作用。
晶体管的发明，源于19世纪末20世纪初物理学、电子学以及相关技术科学的迅速成熟。
晶体管的发明造就了一大批物理学家、工程师。
晶体管的发明，也随之产生了许多著名的研究机构与重要的公司，如贝尔实验室、仙童公司、Intel等都与晶体管的发明密切相关。
“以铜为鉴，可正衣冠；以古为鉴，可知兴替；以人为鉴，可明得失”。
晶体管发明作为现代科技史上的重大事件发生过鲜为人知的重要经验和教训，涉及科研管理、人才和科学方法等诸多方面，可以从成功和失败两个方面为后人提供十分重要的借鉴与启示。
本课程试图从晶体管的发明到信息社会的诞生，探讨技术革命和创新的方向，为大学低年级学生将来从事科学研究建立正确的思想观。
所讨论的课题包括，科学预见和准确选题的重要性、科学研究的方法、放手研究的政策、知人善任和合理配备专业人才等。
00260051 固体量子计算器件简介1学分16学时Introduction to Solid-State Quantum Computing Devices作为量子力学和信息学的交叉，量子信息学是最近二十多年迅速发展起来的新兴学科，量子信息处理技术能够完成许多经典信息技术无法实现的任务。
比如，一旦基于量子信息学的量子计算机得以实现，其在几分钟内就可解决数字计算机几千年才能解决的问题，那么用它就可及时地破解基于某些数学问题复杂性假定之上的传统保密通信的密钥，从而对建立于经典保密系统行业的信息安全构成根本性的威胁。
这种新兴技术的实现可以直接地应用于国防，政治，经济和日常生活。
本课程在此大的学术背景下展开，主要介绍最有希望成为量子比特的固体量子相干器件的基本原理和目前的研究状况，以及如何用这些器件实现量子计算。
《集成光电子器》课件
详细描述
集成光电子器的发展可以追溯到20世纪70年代，当时 的研究主要集中在单个器件的集成上。随着材料科学和 微纳加工技术的发展，多功能器件的集成成为可能，推 动了集成光电子器的快速发展。如今，集成光电子器已 经在通信、传感、医疗等领域实现了广泛应用，成为支 撑未来光子技术发展的重要基石。同时，随着新材料、 新工艺的不断涌现，集成光电子器的性能和应用范围还 将得到进一步提升和拓展。
生物传感
集成光电子器可以结合生物分子识别技术，实现生物传感器的微型化和集成化 ，用于医疗诊断和食品安全等领域。
计算领域
光计算
集成光电子器可以实现光计算，利用 光信号的高速传输和处理能力，提高 计算效率和能效。
光学神经网络
集成光电子器可以构建光学神经网络 ，模拟人脑的神经元网络，用于模式 识别、图像处理和智能控制等领域。
如强度调制、相位调制、频率调制等。
光检测原理
要点一
总结词
光检测是将光信号转换为电信号的过程，是集成光电子器 中的重要环节。
要点二
详细描述
光检测器是集成光电子器中的关键元件，用于将光信号转 换为电信号。当光照射到光检测器上时，光子与材料中的 电子相互作用，产生电子-空穴对。在电场的作用下，电子 和空穴分别向相反方向移动，形成电信号。通过光电效应 的原理，可以将不同波长的光转换为相应的电信号，从而 实现光的探测和测量。
03
集成光电子器的应用领域
通信领域
高速光通信
集成光电子器在光纤通信中发挥着关 键作用，可以实现高速、大容量的数 据传输，提高通信网络的性能和可靠 性。
光信号处理
集成光电子器可用于光信号的产生、 调制、放大、滤波等处理，提高光信 号的传输质量和处理速度。
微电子器件的微纳加工技术
微电子器件的微纳加工技术微电子器件是现代电子与电气工程领域中的重要组成部分，它们广泛应用于计算机、通信、医疗、能源等领域。
微纳加工技术作为微电子器件制造的核心技术，为其提供了优异的性能和可靠性。
本文将重点介绍微电子器件的微纳加工技术，探讨其在电子与电气工程中的应用以及未来的发展方向。
一、微纳加工技术的概述微纳加工技术是一种通过精密的工艺步骤来制造微米级或纳米级结构的技术。
它包括光刻、薄膜沉积、离子注入、化学腐蚀等多种工艺步骤，通过这些步骤可以在半导体材料上制造出微电子器件所需的电极、导线、晶体管等微米级结构。
微纳加工技术的高精度和高度集成性使得微电子器件能够实现更小、更快、更强的性能。
二、微纳加工技术在微电子器件中的应用1. CMOS技术CMOS（互补金属氧化物半导体）技术是微电子器件中最常用的制造工艺之一。
它通过微纳加工技术制造出互补型金属氧化物半导体晶体管，实现了低功耗、高集成度和高可靠性。
CMOS技术广泛应用于微处理器、存储器、传感器等微电子器件中，推动了计算机和通信技术的快速发展。
2. MEMS技术MEMS（微机电系统）技术是将微纳加工技术应用于机械结构的制造。
它通过微纳加工技术制造微米级的机械结构，实现了微机械传感器、微机械臂等微电子器件的制造。
MEMS技术在汽车、医疗、航空等领域有着广泛的应用，为这些领域带来了巨大的创新和发展。
3. 光电子器件光电子器件是利用光的性质来实现电子功能的器件。
微纳加工技术在光电子器件的制造中起着重要作用。
例如，通过微纳加工技术制造出的光纤可以用于光通信中的信号传输；微纳加工技术还可以制造出微型激光器、光电探测器等光电子器件，推动了光通信和光存储技术的发展。
三、微纳加工技术的挑战与发展方向尽管微纳加工技术在微电子器件制造中取得了巨大的成功，但仍然面临着一些挑战。
首先，随着微电子器件的尺寸不断缩小，微纳加工技术需要更高的精度和更复杂的工艺步骤。
其次，新材料的引入和工艺的创新也对微纳加工技术提出了新的要求。
光电子器件制造中的微纳加工技术研究
光电子器件制造中的微纳加工技术研究第一章引言光电子器件是指将光电子学原理应用于电子技术中，制造具有光电转换和光学传输功能的器件。
光电子器件的应用领域涉及广泛，如光通信、光储存、光信息处理、激光、光学传感等。
而微纳加工技术是实现光电子器件制造的关键技术之一，它通过微缩制造技术，将器件的尺寸缩小到微米级别或纳米级别，从而实现器件的高集成度、高性能和小型化等优势。
因此，本文将探讨光电子器件制造中的微纳加工技术研究。
第二章微纳加工技术概述微纳加工技术是指在微米级别或纳米级别范围内进行的加工和制造技术。
微纳加工技术可分为两种，即表面微纳加工和体积微纳加工。
表面微纳加工是指在单个平面上进行微米或纳米级别的加工和制造，包括光刻、薄膜沉积、蚀刻等。
体积微纳加工是指在几何体内进行微米或纳米级别的加工，包括激光刻蚀、离子束刻蚀、电解加工等。
第三章光电子器件制造中的微纳加工技术光电子器件制造中的微纳加工技术是将微纳加工技术应用于光电子器件制造中，主要包括以下内容。
3.1 光刻技术光刻技术是一种通过光照射光刻胶，将芯片设计图形转移到光刻胶上的表面微纳加工技术。
其应用广泛，包括制造光学通信器件、液晶显示器材料等。
光刻技术的主要过程包括铺胶、预烘烤、曝光、显影、后烘烤等，其中曝光环节是关键步骤。
3.2 薄膜沉积技术薄膜沉积技术是一种将材料沉积在晶片表面的微纳加工技术，常用的方法包括化学气相沉积、物理气相沉积、溅射沉积等。
该技术主要应用于制造薄膜光学元件、微振动器件等。
3.3 蚀刻技术蚀刻技术是将蚀刻液对芯片表面材料进行刻蚀，形成指定的形状和尺寸的微纳加工技术。
蚀刻技术根据刻蚀液的化学性质可以分为湿法蚀刻和干法蚀刻，其中干法蚀刻技术的制作精度较高。
3.4 激光刻蚀技术激光刻蚀技术是利用高能量的激光对芯片表面进行刻蚀，将器件的尺寸缩小到微米或纳米级别的微纳加工技术。
激光刻蚀技术主要应用于制造光栅、衍射光栅、微光谱仪等光电子器件。
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照明。内容详细丰富，包括固体照明概述，发光二极管光取出原 理及方法，高功率红光发光二极管，高功率蓝光及绿光发光二极 管，高功率紫外线及紫光发光二极管，白光发光二极管，发光二 极管封装及固体照明发展趋势与展望等。
21世纪是半导体固态照明的新世纪！
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炫丽的奥运开幕式——LED的奇迹
第二部分 OLED显示应用技术
有机发光二极管 （OLED）是一种薄膜发光二极 管（LED），它的发射层是一种有机复合物。 可以用 作电视屏幕、 计算机显示屏， 便携式系统的显示屏等 用于广告和信息显示。 OLED也可以用于照明设备。
本部分内容包括OLED基础原理、有机 材料、器件与面板制程。其中材料部分包 括有机材料合成、基板、空穴注入层、电 子输运层等。器件与面板部分包括器件结 构、光电、物理、发光机制、被动与主动 驱动、功率管理等。此外，还讨论OLED的 寿命、老化机制及解决办法等。
OLED应用
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等方面的制造及实验能力。
➢ 主要内容： ➢ 太阳能电池的制作 ➢ LED工艺实验——MOCVD流程 ➢ 微制造实验——光刻工艺流程，微传感器及
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➢ 主要设备： 光刻机、 AFM、STM 、MOCVD等； 超净室，集成光电子平台。
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《集成光电子器件与微纳制造》 方向课程介绍
黄鹰
➢ 师资介绍：
参加本课程组的教师主要由集成光电子 器件与微纳制造系的老师组成。全部具有博 士学位（还有博士后），教授（博导）和副 教授占较大比例。有四位老师为回国老师或 有国外研究经历。
这些老师都承担了863、973、国家自 然科学基金等项目，研究能力强。在教学中
三、《光电材料与器件》课程介绍
徐智谋 汪 毅
第一部分 光电材料和传统光器件
➢ 光电信息技术材料与器件
信息处理技术材料与器件 信息传输技术材料与器件 信息存储技术材料与器件 信息显示技术材料与器件 获取信息技术材料与器件 激光材料和光功能材料与器件 信息材料与器件产业及展望
➢ 能源转换及储存材料与器件
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好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午5时36分44秒 上午5时36分05:36:4420.10.22
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一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10.2220.10.2205:3605:36:4405:36:44Oc t-20
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牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月22日 星期四5时36分 44秒T hursday, October 22, 2020
一、《微纳光电子系统》课程介绍
陈四海，赖建军 ➢ 1. 目的:
分析微纳光电子器件和系统的原理和制 造技术,介绍典型系统。 ➢ 2. 主要内容: (1) 微纳光学和光电子器件种类和原理: (2) 微纳光电子器件制造技术 (3) 典型微纳光电子系统 (4) 应用和发展前景
微纳光学元件
凸微透镜阵列
凹微透镜阵列
实例
8个硅基激光器阵列
硅基光发射机和光接收机模块
硅基光调制器（园框内）
第三部分 光电材料与器件的前沿技术
➢ 瑞利散射 ➢ 表面等离子体简介 ➢ 基于表面等离子体的光子器件
四、集成光电子实验
陈长清、韩宏伟、赖建军、黄鹰等
➢ 目的 ：集成光电子实验培养同学在 ➢ LED、 ➢ 太阳能技术、 ➢ 纳米测试技术、 ➢ 微传感、微制造、 ➢ 集成光电子器件工艺
二、《固态照明与显示技术》课程介绍
吴志浩、王磊、陈长清
➢ 课程主要分两大部分： 第一部分 LED照明及显示技术 第二部分 OLED显示应用技术
（注：有机发光二极管 （OLED）是一种薄膜发光二极管）
第一部分 LED照明及显示技术
意义： 半导体固体照明用白光发光二极管由于可以节省能源减少污
染且体积小、寿命长，因此已被全世界重视，中、美、日、韩及 欧洲各国均积极参与研发工作。
集成光电方向
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。05:36:4405:36:4405:3610/22/2020 5:36:44 AM
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能把科研与教学相结合，给同学们的发展指出
新的路子。
1.课程菜单(本方向选课指导）
➢ 1.方向选修选课 ➢ 半导体光电子材料与器件 ➢ 微纳光电子系统 ➢ 固态照明与显示技术 ➢ 集成光电子实验 ➢ 2.任选课 ➢ 太阳能电池原理与技术 ➢ 精密机械设计与CAD——机械基础 ➢ 光电系统原理与技术——纳米测试技术 ➢ 半导体光电子学——半导体基础
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相信相信得力量。20.10.222020年10月 22日星 期四5时36分44秒20.10.22
谢谢大家！
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昆虫复眼 微扫描成像系统
折/衍混合透镜- 消像差
二元光学技术制作光束变换元件
用途：半导体激光准直； 激光光束变换：线光束，平顶光束， 长方形光束,… 字符和图形发生器；
光子晶体
光子晶体光纤
周期排列的人工微纳结构材料
一维
二维
三维
➢ 负折射率材料——应用：折射率透镜和隐身衣
假如说“隐身衣”是想 让别人看不到你，那么 负折射透镜就是让你看 到别人看不到的东西。
热电材料基础 太阳能电池
➢ 国防光电材料及器件与技术
红外材料及器件 军用光电探测应用系统 光电对抗系统与光电反对抗技术
➢ 纳米光电材料及器件
纳米材料的光学性质 纳米发光与显示材料及器件 纳米非线性光学材料及器件 纳米光催化材料及应用 纳米光电材料的制备方法
第二部分 S➢ 硅基无源光器件 ➢ 硅基单片集成光路系统
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追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月22日星期 四上午5时36分 44秒05:36:4420.10.22
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严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 上午5时 36分20.10.2205:36Oc tober 22, 2020
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作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月22日星期 四5时36分44秒 05:36:4422 October 2020