光電技術(shù)第1課

1、 材料仿真： 多尺度仿真平臺（起點(diǎn)） 硬件：4臺機(jī)架+1臺塔 軟件：MedeA ：vasp Siesta MedeA ：lammps MDCASK MCNP Nanodcal電子器件模擬 602科學(xué)平臺科學(xué)平臺群：群：209614878209614878 材料制備材料制備： 超凈實(shí)驗(yàn)室（科技樓604） PECVD、管式爐、光刻機(jī)、磁 控濺射、通風(fēng)柜、ICP、RTA 材料表征：材料表征： 測試實(shí)驗(yàn)室（科技樓602）：4個 卡位、真空變溫探針臺、真空變 溫霍爾效應(yīng)測試儀、顯微鏡、 4200電學(xué)測試平臺、表面光電壓 譜測試儀、核輻射測試 項(xiàng)目支持：（略） 單位支持： 1.蘇州中科院納米所 2.合肥中

2、科院 3.南京大學(xué) 4.華中科技 5.吉林大學(xué) 6.南京大學(xué) 7.南京理工 。 納米材料（入行切入口）： 納米半導(dǎo)體器件納米半導(dǎo)體器件 自修復(fù)機(jī)理自修復(fù)機(jī)理 給你一個平臺，開始你自己的事業(yè)？給你一個平臺，開始你自己的事業(yè)？ l 考試成績： 30%（10%作業(yè)+20%課堂測試課堂測試) +70% l 紀(jì)律：嚴(yán)禁曠課，上課說話 緒論緒論 電子技術(shù) 光電子技術(shù)光電子技術(shù) 信息技術(shù)信息技術(shù) 微電子技術(shù)微電子技術(shù) 光子技術(shù) 能量=h 動量p=hc 光子的質(zhì)量： 9.310-36 千克 光子的半徑： 0.00313飛米 光電相互作用光電相互作用 光電子技術(shù)發(fā)展簡史光電子技術(shù)發(fā)展簡史 光電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和研究光

3、電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和研究 40年代，最早出現(xiàn)的光電子器件年代，最早出現(xiàn)的光電子器件 是光電探測器（紅外探測器）是光電探測器（紅外探測器） 50年代末，美國軍隊(duì)將探測器用于年代末，美國軍隊(duì)將探測器用于 代號為代號為“響尾蛇響尾蛇”的空空導(dǎo)彈，取得的空空導(dǎo)彈，取得 明顯作戰(zhàn)效果明顯作戰(zhàn)效果 1960年年激光激光的出現(xiàn)，光電子技術(shù)開始了其日新月異的發(fā)展。的出現(xiàn)，光電子技術(shù)開始了其日新月異的發(fā)展。 激光測距儀，各種激光武器，激光測距儀，各種激光武器，激光可控核聚變激光可控核聚變 其中有其中有192束激光在瞬間釋放出束激光在瞬間釋放出 1.875兆焦耳的能量，相當(dāng)于目兆焦耳的能量，相當(dāng)于目 前整個美國在任意一

4、個時刻消耗電量的一千倍前整個美國在任意一個時刻消耗電量的一千倍 1964年年液晶液晶：液晶顯示器：液晶顯示器 8000平方米平方米LED顯示單元，顯示單元，304個升降臺個升降臺 1966年年- 80年代初，年代初，光纖通信光纖通信開始發(fā)展。開始發(fā)展。 光纖之父光纖之父高錕高錕 光電子技術(shù)在光光電子技術(shù)在光儲存儲存方面：方面： 光盤，光盤，CD、VCD，DVD 光計(jì)算機(jī)光計(jì)算機(jī) l傳輸和處理的信息量極大傳輸和處理的信息量極大 l信息處理速度比電子計(jì)算機(jī)要快數(shù)百萬倍信息處理速度比電子計(jì)算機(jī)要快數(shù)百萬倍 l能量消耗卻極低能量消耗卻極低 光源光源 信息加載信息加載 或光控制或光控制 光傳輸光傳輸 處

5、理處理 存儲存儲 光信號光信號 接收接收 光源器件光源器件光調(diào)制器件光調(diào)制器件光傳輸器件光傳輸器件光探測器件光探測器件光成像光成像 按信息傳遞的各個環(huán)節(jié)劃分按信息傳遞的各個環(huán)節(jié)劃分 光存儲器件光存儲器件 1.1 1.1 電磁波譜與光輻射電磁波譜與光輻射 電磁波的產(chǎn)生電磁波的產(chǎn)生 0d S sB Sl s t D jlH d)(d c Sl s t B lE dd qVsD VS dd 麥克斯韋預(yù)言電磁波麥克斯韋預(yù)言電磁波 平面電磁波平面電磁波 u E H x o )(cos 0 u x tEE )(cos 0 u x tHH E u H P100，物理學(xué)下冊，第四版，馬文蔚 高等教育出版社 二

6、二 平面電磁波的特性平面電磁波的特性 )cos()(cos 00 kxtE u x tEE )cos()(cos 00 kxtH u x tHH 2 k E S H ( (1) )電磁波是橫波電磁波是橫波, , uE uH ( (3) ) 和和 同相位同相位 E H (2) 電磁波是偏振波電磁波是偏振波 ( (4) ) 和和 數(shù)值成比例數(shù)值成比例 EH E H ( (5) )電磁波傳播速度為電磁波傳播速度為 /1u 18 00 sm10998. 2/1 cu 真空中波速等于光速真空中波速等于光速 18881888年年赫茲赫茲在人類歷史上首先捕捉到電磁波。在人類歷史上首先捕捉到電磁波。 0 Q+

7、 0 Q C L - + 振蕩電偶極子振蕩電偶極子 + - + + + + + + E B E cc cc + - B LC2 1 VnL 2 d S C 0 電磁波譜及應(yīng)用電磁波譜及應(yīng)用 光輻射：光輻射：紫外輻射、可見光和紅外輻射 u 1.2 輻射度學(xué)與光度學(xué)基本知識 探測和計(jì)量光輻射探測和計(jì)量光輻射 輻射度單位輻射度單位 l只與輻射客體有關(guān)的量 l輻通量（又稱為輻射功率）或者輻射能 l基本單位是瓦特（W）或者焦耳/秒（J/s） l整個電磁波段 光度單位光度單位 l反映視覺亮暗特性 l基本量的是發(fā)光強(qiáng)度 l基本單位是坎德拉 l可見光波段 輻射量 輻射能（量）輻射能（量）。輻射能是以輻射形式發(fā)

8、射或傳輸?shù)碾姶挪?（主要指紫外、可見光和紅外輻射）能量。 一般用符號Qe表示，其單位是焦耳（J）。 輻射通量輻射通量。輻射通量e又稱為輻射功率， 定義為單位時間內(nèi)流過的輻射能量，即 dt dQe e 單位：瓦特（W）或焦耳/秒（J/s） 輻射出射度輻射出射度。Me是用來反映物體輻射能力的物理量。 定義為輻射體單位面積向半空間發(fā)射的輻射通量，即 dS d M e e 單位：W/m2 d d I e e 4 e e I 輻射強(qiáng)度輻射強(qiáng)度。 定義為：點(diǎn)輻射源點(diǎn)輻射源在給定方向上發(fā)射的在單位立體角內(nèi) 的輻射通量，用Ie表示，即 由輻射強(qiáng)度的定義可知，如果一個置于各向同性均勻 介質(zhì)中的點(diǎn)輻射體向所有方向

9、發(fā)射的總輻射通量是e， 則該點(diǎn)輻射體在各個方向的輻射強(qiáng)度Ie是常量，有 單位：瓦特球面度-1（Wsr-1） coscos 2 dSd d dS dI L ee e S d dS d 輻射亮度輻射亮度 為面輻射源面輻射源在某一給定方向上的輻射通量。如圖所示。 式中是給定方向和輻射源面元法線間的夾角。 顯然，一般輻射體的輻射強(qiáng)度與空間方向有關(guān)一般輻射體的輻射強(qiáng)度與空間方向有關(guān)。 但是有些輻射體的輻射強(qiáng)度在空間方向上的分布滿足 單位： 瓦特/球面度米2（W/srm2） d d I e e cos 0ee dIdI 0 0 e e e L dS dI L 0e e e L dS d M 式中Ie0是面元dS沿其法線方向的輻射強(qiáng)度。符合上式規(guī)律 的輻射體稱為余弦輻射體或朗伯體余弦輻射體或朗伯體。 余弦輻射體的輻射亮度為 可見余弦輻射體的輻射亮度是均勻均勻的，與方向角無關(guān)。 余弦輻射體的輻射出射度為 coscos 2 dSd d dS dI L ee e S d dS d e E e d dA dA d E e e 0 , dXX ee 輻射照度輻射照度。在輻射接收面上的輻照度 定義為照射在面元dA上的輻射通量 與該面元的面積 之比。即 單色輻射度量單色輻射度量 對于單色光輻射，同樣采用上述物理量表示，只不過均定義 為