半导体太赫兹源、探测器与应用

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本书主要论述了半导体太赫兹（THz）辐射源与探测器的基本原理、模拟与设计、器件研制方法以及THz通信与成像应用等。全书共分11章，包括第1章THz波产生、探测与应用概述；第2章THz场与低维半导体的相互作用及高场电子输运；第3章电子学THz振荡器与器件模拟；第4章THz半导体负有效质量振荡器非线性动力学；第5章THz场作用下微带超晶格非线性动力学；第6章石墨烯THz光电特性；第7章THz半导体量子级联激光器；第8章THz半导体量子阱探测器；第9章THz波的传输；第10章THz通信；第11章THz成像。
本书适合从事THz、红外、微波、天文和生物医学等领域的工程技术人员，以及大专院校和科研院所相关专业的本科生、研究生和科研工作人员参考。

前言
第1章 THz波产生、探测与应用概述
1.1 引言
1.2 THz波的产生
1.3 THz波的探测
1.4 THz波的应用
1.5 小结
参考文献
第2章 THz场与低维半导体的相互作用及高场电子输运
2.1 THz场与异质结的相互作用
2.1.1 引言
2.1.2 THz场作用下异质结的电子输运
2.1.3 THz场作用下异质结的多光子辅助吸收
2.1.4 THz场感生的异质结带间碰撞离化
2.1.5 小结
2.2 THz场作用下量子阱的光吸收
2.2.1 引言
2.2.2 光场作用下量子阱中电子的哈密顿量
2.2.3 量子阱子带间泵浦-探测光吸收
2.2.4 量子阱子带跃迁的相干控制
2.2.5 THz场作用下量子阱子带占据数和吸收
2.2.6 THz场作用下量子阱带间光吸收
2.2.7 小结
2.3 THz场作用下超晶格的光吸收
2.3.1 引言
2.3.2 准玻色表象及激子运动方程
2.3.3 THz场作用下超晶格的光吸收与极化
2.3.4 小结
2.4 半导体高场电子输运
2.4.1 引言
2.4.2 多能谷半导体高场电子输运
2.4.3 非抛物半导体高场电子输运
2.4.4 多能谷非抛物带半导体的碰撞离化过程
2.4.5 小结
参考文献
第3章 电子学THz振荡器与器件模拟
3.1 p型量子阱THz负有效质量振荡器
3.1.1 引言
3.1.2 负有效质量半导体稳态输运
3.1.3 THz电流振荡模式与频率
3.1.4 小结
3.2 基于带内反射点负微分电导的THz振荡器
3.2.1 引言
3.2.2 基于带内反射点的THz振荡器设计
3.2.3 带内反射点THz振荡器模拟
3.2.4 小结
3.3 隧穿注入渡越时间THz振荡器
3.3.1 引言
3.3.2 量子传输边界方法
3.3.3 器件的直流及小信号输运特性
3.3.4 小结
3.4 双势垒共振隧穿结构THz振荡器
3.4.1 引言
3.4.2 维格纳-泊松耦合模型
3.4.3 共振隧穿结构的Ⅰ-Ⅴ特性
3.4.4 共振隧穿结构的THz电流振荡
3.4.5 共振隧穿结构快速开关特性
3.4.6 小结
3.5 半导体器件的流体动力学模拟
3.5.1 引言
3.5.2 抛物性流体动力学平衡方程器件模拟
3.5.3 非抛物能带半导体器件模拟
3.5.4 多能谷非抛物能带半导体器件模拟
3.5.5 小结
参考文献
第4章 THz半导体负有效质量振荡器非线性动力学
4.1 引言
4.2 THz负有效质量振荡器混沌动力学
4.2.1 直流偏置下的THz振荡
4.2.2 周期态和混沌态之间的转变
4.3 THz负有效质量振荡器的场畴模式
4.4 THz场作用下电流的庞加莱分支图
4.5 THz场作用下电流的功率谱分支图
4.6 小结
参考文献
第5章 THz场作用下微带超晶格非线性动力学
5.1 微带超晶格振荡器中时空电场畴和负微分电导
5.1.1 引言
5.1.2 微带超晶格中的电场畴和负微分电导
5.1.3 微带宽度和掺杂浓度的影响
5.1.4 小结
5.2 THz场作用下微带超晶格中电流的时空同步和混沌
5.2.1 引言
5.2.2 电场畴与自维持电流振荡
5.2.3 同步振荡与电流抑制
5.2.4 THz场作用下微带超晶格的混沌动力学
5.2.5 小结
5.3 THz场与磁场作用下微带超晶格混沌动力学
5.3.1 引言
5.3.2 超晶格微带电子输运
5.3.3 超晶格微带中电子平均速度的演化
5.3.4 微带超晶格的混沌动力学特性
5.3.5 小结
5.4 THz场作用下量子点超晶格中的混沌动力学
5.4.1 引言
5.4.2 量子点超晶格电子输运
5.4.3 速度-电场关系与弛豫频率
5.4.4 THz场作用下量子点超晶格的混沌动力学
5.4.5 混沌区域与控制参数的依赖关系
5.4.6 小结
参考文献
第6章 石墨烯THz光电特性
6.1 引言
6.2 石墨烯多量子阱中的共振隧穿
6.2.1 石墨烯系统的传输矩阵方法
6.2.2 石墨烯多量子阱电子输运特性
6.3 石墨烯pn结在THz频段的三阶非线性光电导
6.3.1 石墨烯pn结带内和带间光电导理论模型
6.3.2 三阶非线性THz光电导
6.4 石墨烯在THz频段的五阶非线性光电导
6.4.1 石墨烯带间光电导理论模型
6.4.2 五阶非线性THz光电导
6.5 双层石墨烯纳米带的强THz光电导
6.6 小结
参考文献
第7章 THz半导体量子级联激光器
7.1 引言
7.2 THz QCL研究进展
7.3 THz QCL原理与设计
7.3.1 THz QCL基本原理
7.3.2 THz QCL有源区设计
7.3.3 THz QCL波导设计
7.3.4 THz QCL功率增强设计
7.4 THz QCL模拟方法
7.4.1 量子动力学方法
7.4.2 蒙特卡罗方法
7.4.3 率方程方法
7.5 四阱共振声子THz QCL
7.5.1 热声子效应
7.5.2 粒子数反转与增益
7.5.3 Ⅰ-Ⅴ特性
7.5.4 温度特性
7.6 三阱共振声子THz QCL
7.6.1 多体效应
7.6.2 参数优化
7.6.3 声子阱的影响
7.7 一阱注入区共振声子THz QCL
7.7.1 电场依赖关系
7.7.2 温度依赖关系
7.8 THz QCL制备与测量
7.8.1 THz QCL材料生长与表征
7.8.2 双面金属波导THz QCL
7.8.3 半绝缘等离子波导THz QCL
7.8.4 光谱测量
7.8.5 功率测量
7.8.6 光束表征
7.9 小结
参考文献
第8章 THz半导体量子阱探测器
8.1 引言
8.2 THz QWP探测原理
8.3 THz QWP器件模拟
8.3.1 模拟方法概述
8.3.2 有源区能带计算
8.4 THz QWP暗电流
8.4.1 暗电流模型
8.4.2 理论与实验的暗电流比较
8.5 THz QWP光电流谱
8.5.1 光电流产生机制
8.5.2 光吸收系数
8.5.3 理论与实验的光电流谱比较
8.6 THz QWP多体效应
8.6.1 包括多体效应的能带结构
8.6.2 考虑多体效应的光电流谱
8.7 THz QWP光栅耦合
8.7.1 光栅耦合的基本考虑
8.7.2 光栅衍射理论
8.7.3 金属光栅设计与优化
8.8 THz QWP制备与测量
8.8.1 THz QWP制备
8.8.2 THz QWP测量
8.8.3 THz QWP对THz QCL发射谱的表征
8.9 磁场调谐的THz QWP
8.9.1 稀磁半导体的色散与吸收模型
8.9.2 磁场下吸收峰可调的THz QWP
8.10 基于磁阻振荡的新型THz量子阱探测器
8.10.1 THz场辐照下量子阱的磁阻振荡
8.10.2 新型THz量子阱探测器设计
8.11 小结
参考文献
第9章 THz波的传输
9.1 引言
9.2 THz波在大气中的传输
9.3 THz波在不同介质中的传输
9.4 THz波在金属丝波导中的传输
9.5 小结
参考文献
第10章 THz通信
10.1 引言
10.2 THz局域通信中的光子晶体反射器
10.2.1 光子晶体的THz波反射率
10.2.2 THz波反射器
10.3 THz波的调制
10.3.1 THz QCL的直接调制
10.3.2 光子晶体对THz波的调制
10.4 基于THz QCL和THz QWP的无线通信演示
10.4.1 系统构成
10.4.2 器件制冷
10.4.3 文本传输
10.4.4 图片传输
10.4.5 音频传输
10.5 小结
参考文献
第11章 THz成像
11.1 引言
11.2 THz成像分类与特点
11.3 基于THz QCL和THz QWP的探测与成像技术
11.3.1 THz QCL的锁频技术
11.3.2 THz QCL作为本振源的混频技术
11.3.3 THz QWP阵列探测技术
11.4 基于THz QCL和THz QWP的成像实例
11.4.1 基于THz QCL的成像研究进展概述
11.4.2 基于THz QCL的主动扫描成像
11.4.3 基于THz QWP的被动成像
11.4.4 基于THz QWP的透射扫描成像
11.4.5 基于THz QCL和THz QWP的计算机断层成像
11.5 小结
参考文献