光电信息功能材料与量子物理研究
光电信息功能材料与量子物理研究
现就光电信息功能材料的重要性作为研究的基础，着重就光电信息功能材料和量子物理进行阐述，根据二者之间的关系，提出相关的理论。
标签：光电信息；功能材料；量子；物理
随着社会经济的不断发展，信息技术的进步，出现了一种光电信息功能材料，所谓信息功能其实就是指信息的传输、存储、接受显示、控制、产生以及转换的能力，其主要的技术指标包括：大容量传输、多功能、高速度以及低能量的消耗等。近年来，随着光电信息技术的结合，使信息技术的发展水平越来越高，其传输速度已经达到了Gbot，大容量的数码储存已经达到了KT级别，实现了声音、图像和数据三位一体的功能，有效降低能量的损耗，并逐渐向微观物理发展。因此，在研究光电信息功能材料的时候，必须要以量子物理作为其支撑。现就光电信息功能材料的重要性作为其研究的基础，具体阐述量子物理在光电功能材料中的重要性。
1 光电信息功能材料的概述
在科学技术发展过程中，材料研究一直都是技术发展的先导，同时也是发现和完善科学规律等的重要基础。人们在生存和发展的过程中，不断地向物质世界索取财富，而这就是技术和科学发展的最终目标，怎样才能将这些物质转化为我们自己的财富，首先要对物质运动的规律进行探索和总结，以此来找寻转化为物质财富的方法，其前者主要是指科学，后者则是指技术，在这个基础上来进行材料的研究。
随着量子论的发展，给予了人们最为直接的启示就是揭示了原子中电子的运动规律，尤其是原子最外层价的电子运动规律，其中首先开发应用的是一种金属性的材料，主要包括不锈钢、特殊钢材、黑色和有色合金等金属材料，使电磁场能量的应用逐渐进入到了电子层次微观物理的范畴内。同时量子论还提出了固体中的电子能带理论，准确揭示了固体材料中的电子能带结构的分布规律，从电子运动微观物理的机制区别了绝缘体、半导体和金属，开发出了一种新型的半导体材料，使电子学材料逐渐进入到了电子信息功能材料的范畴内。随着半导体材料的开发和研究，在60～70年代，开始出现了一种电子技术，这种电子技术主要是通过固体电子学器件的更新，形成一种电子气类型的电子学器件，并在此基础上发展成为的电子回路集成化技术和电子学器件的小型化，以及目前的超大规模的集成电路以及高速轻巧的电脑，使社会开始向电子技术时代发展，改变了传统的测量检测技术、通信技术以及其他的信息处理技术，奠定了信息技术的基础。
随着半导体的开发和利用，电子材料的科学地位已经变得越来越重要，研究材料不仅是科学发现的先导，同时也是完善科学的实验对象，是开发技术的物资基础，贯穿于科学技术的整个过程。此外，随着光纤技术的兴起，光纤技术和激光技术的结合，为信息技術的发展奠定了一个更为牢固的基础。由于光集成技术
影像物理 X线课后答案学习
1-1,产生X 射线需要哪些条件? 答：首先要有产生电子的阴极和被轰击的阳极靶：在阴极和阳极间的高压直流电,为防止阴极和阳极氧化以及电子与中性分子碰撞的数量损失,要制造压强小于10 -4Pa 的真空环境,为此要有一个耐压、密封的管壳。 1-2影响X 射线管有效焦点大小的因素有哪些? 答：影响有效焦点大小的因素有：灯丝大小、管电压和管电流、靶倾角。 1-3在X 射线管中，若电子到达阳极靶面的速度为1.5xl08ms -1,求连续X 射线谱 的最短波长和相应的最大光子能量。 答：此题的思路是由动能公式22 1mv E k =求出电子的最大动能,此能量也是最大的光子能量,从而求出最短波长。但当速度可与光速c ＝3×108ms -1相比较时,必须考虑相对论效 应,我们可以用下面公式求出运动中电子的质量。 kg c v m m e 3023122010052.1)2/1(11011.9/1--?=-?=-= keV J v m h e 8.731018.1)10)5.1(10052.12 1211428302=?=????==--ν nm h hc 0169.0max min ==νλ 此题的结果告诉我们,管电压为73.8kV 。反过来,如果知道管电压,求电子到达阳极 靶表面的电子速度时,同样需要考虑相对论效应。 1-4下面有关连续X 射线的解释?哪些是正确的? A.连续X 射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果; B.连续X 射线是高速电子与靶物质的原子核电场相互作用的结果; C 连续x 射线的最大能量决定于管电压; D.连续X 射线的最大能量决定决定于靶物质的原子序数; E.连续X 射线的质与管电流无关。 正确答案:B 、C 、E 1－5.下面有关标识X 射线的解释,哪些是正确的? A.标识X 射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果; B.标识X 射线的产生与高速电子的能量元关; C.标识X 射线的波长由跃迁电子的能级差决定; D.滤过使标识X 射线变硬； E.靶物质原子序数越高，标识X 射线的能量就越大。 正确答案:A 、C 、E 1-6影响X 射线能谱的因素有哪些? 答：电子轰击阳极靶产生的X 射线能谱的形状(归一化后)主要由管电压、靶倾角和固有滤过决定。当然,通过附加滤过也可改变X 射线能谱的形状。 1-7影响X 射线强度的因素有哪些? 答：x 射线在空间某一点的强度是指单位时间内通过垂直于X 射线传播方向上的单 位面积上的光子数量与能量乘积的总和。可见，射线强度是由光子数目和光子能量两 个因素决定的。影响X 射线强度(量与质}的因素很多，主要有：增加毫安秒，X 射线的质不变、量增加,x 射线强度增加;增加管电压，X 射线的质和量均增加，X 射钱强度增加;提高靶物质原子序数。
第十三章 量子力学基础2作业答案
(薛定谔方程、一维无限深势阱、隧道效应、能量和角动量量子化、电子自旋、多电子原子) 一. 选择题 [ C ]1. （基础训练 10）氢原子中处于2p 状态的电子，描述其量子态的四个量子数(n ，l ，m l ，m s )可能取的值为 (A) (2，2，1，2 1 -)． (B) (2，0，0，21)． (C) (2，1，-1，2 1 -)． (D) (2，0，1，21)． ★提示：2p 电子对应的量子数n = 2; l = 1，只有答案（C ）满足。 [ C ]2. （基础训练11）在激光器中利用光学谐振腔 (A) 可提高激光束的方向性，而不能提高激光束的单色性． (B) 可提高激光束的单色性，而不能提高激光束的方向性． (C) 可同时提高激光束的方向性和单色性. (D) 既不能提高激光束的方向性也不能提高其单色性． [ D ]3. （自测提高7）直接证实了电子自旋存在的最早的实验之一是 (A) 康普顿实验． (B) 卢瑟福实验． (C) 戴维孙－革末实验． (D) 斯特恩－革拉赫实验． [ C ]4. （自测提高9）粒子在外力场中沿x 轴运动，如果它在力场中的势能分布如图19-6所示，对于能量为 E < U 0从左向右运动的粒子，若用 ρ1、ρ2、ρ3分别表示在x < 0，0 < x a 三个区域发现粒子的概率，则有 (A) ρ1 ≠ 0，ρ2 = ρ3 = 0． (B) ρ1 ≠ 0，ρ2 ≠ 0，ρ3 = 0． (C) ρ1 ≠ 0，ρ2 ≠ 0，ρ3 ≠ 0． (D) ρ1 = 0，ρ2 ≠ 0，ρ3 ≠ 0． ★提示：隧道效应。 二. 填空题 1. （基础训练17）在主量子数n =2，自旋磁量子数2 1 =s m 的量子态中，能够填充的最大电子数是___4___． ★提示：主量子数n =2的L 壳层上最多可容纳228n =个电子（电子组态为2622s p ），如 仅考虑自旋磁量子数2 1 =s m 的量子态，则能够填充的电子数为上述值的一半。 图 19-6
(完整版)光电材料
目录 目录 ------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1前言----------------------------------------------------------------------------------------- 2 2 有机光电材料 ------------------------------------------------------------------------------ 2 2.1光电材料的分类 --------------------------------------------------------------------- 2 2.2有机光电材料的应用 ---------------------------------------------------------------- 3 2.2.1有机太阳能电池材料--------------------------------------------------------- 3 2.2.2有机电致发光二极管和发光电化学池 --------------------------------------- 4 2.2.3有机生物化学传感器--------------------------------------------------------- 4 2.2.4有机光泵浦激光器 ----------------------------------------------------------- 4 2.2.5有机非线性光学材料--------------------------------------------------------- 5 2.2.6光折变聚合物材料与聚合物信息存储材料 ---------------------------------- 5 2.2.7聚合物光纤------------------------------------------------------------------- 6 2.2.8光敏高分子材料与有机激光敏化体系 --------------------------------------- 6 2.2.9 有机光电导材料 ------------------------------------------------------------- 6 2.2.10 能量转换材料 -------------------------------------------------------------- 7 2.2.11 染料激光器----------------------------------------------------------------- 7 2.2.12 纳米光电材料 -------------------------------------------------------------- 7 3 光电转化性能原理 ------------------------------------------------------------------------- 7 4 光电材料制备方法 ------------------------------------------------------------------------- 8 4.1 激光加热蒸发法 ------------------------------------------------------------------- 8 4.2 溶胶-凝胶法 ---------------------------------------------------------------------- 8 4.3 等离子体化学气相沉积技术（PVCD）------------------------------------------ 9 4.4 激光气相合成法 ------------------------------------------------------------------ 9 5 光电材料的发展前景---------------------------------------------------------------------- 10
光电物理基础
课程名称：光电信息物理基础 学号 2014051105003 姓名刘丽 成绩
论LED恒流源的重要性 摘要：LED作为一种新型照明光源,具有发光效率高、寿命长、显色性好、绿色环保、不易 破损且易于进行数字控制等优点。LED照明方式是一种低压安全的照明方式,需要设计合理 的LED驱动电源。开关电源效率高,体积小,是LED驱动电源的首选,同时LED具有恒压负 载特性,其驱动电源一般采用恒流源。恒流源是现代电子工业和科学实验不可或缺的仪器设备，广泛应用于电子测量、仪表调试、医疗器械和航空航天等领域。随着电子技术的发展，数据采集与处理能力的不断提高，许多领域对恒流源的稳定度和精密度要求越来越高。只有 具备高精度、高稳定度、低纹波、大量程及强可靠性等特点的恒流源，才有更多的实用价值。 一个产品的质量好坏取决于它的设计,如何提高恒流源的品质,提高其稳定性。 关键词：LED，驱动器，恒流源 LED恒流电源是led电源的一种,是采用开关电源变换器，做成隔离型的恒 流电源，其输出电流恒定且可调，设计时还要注意输入功率因数要高。 主要原因是： 1. 避免驱动电流超出最大额定值，影响其可靠性。 2. 获得预期的亮度要求，并保证各个LED亮度、色度的一致性。 LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器，通常情况下：LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）、低压直流、高压直流、低压高频交流（如电子变压器的输出）等。而LED驱动电源的输出则 大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。 一、LED驱动一般特性要求 （1）高可靠性：特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便维修的花费也大。 （2）高效率：LED是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内 的结构尤为重要的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常 重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小， 也就降低了灯具的温升,对延缓LED的光衰有利。
清华大学大学物理习题库Word：量子物理
清华大学大学物理习题库：量子物理 一、选择题 1．4185：已知一单色光照射在钠表面上，测得光电子的最大动能是1.2 eV ，而钠的红限波长是5400 ?，那么入射光的波长是 (A) 5350 ? (B) 5000 ? (C) 4350 ? (D) 3550 ? ［］ 2．4244：在均匀磁场B 内放置一极薄的金属片，其红限波长为λ0。今用单色光照射，发现有电子放出，有些放出的电子(质量为m ，电荷的绝对值为e )在垂直于磁场的平面内作半径为R 的圆周运动，那末此照射光光子的能量是： (A) (B) (C) (D) ［］ 3．4383：用频率为ν 的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为E K ；若改用 频率为2ν 的单色光照射此种金属时，则逸出光电子的最大动能为： (A) 2 E K (B) 2h ν - E K (C) h ν - E K (D) h ν + E K ［］ 4．4737：在康普顿效应实验中，若散射光波长是入射光波长的1.2倍，则散射光光子能量ε与反冲电子动能E K 之比ε / E K 为 (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 ［］ 5．4190：要使处于基态的氢原子受激发后能发射赖曼系(由激发态跃迁到基态发射的各谱线组成的谱线系)的最长波长的谱线，至少应向基态氢原子提供的能量是 (A) 1.5 eV (B) 3.4 eV (C) 10.2 eV (D) 13.6 eV ［］ 6．4197：由氢原子理论知，当大量氢原子处于n =3的激发态时，原子跃迁将发出： (A) 一种波长的光 (B) 两种波长的光 (C) 三种波长的光 (D) 连续光谱［］ 7．4748：已知氢原子从基态激发到某一定态所需能量为10.19 eV ，当氢原子从能量为－0.85 eV 的状态跃迁到上述定态时，所发射的光子的能量为 (A) 2.56 eV (B) 3.41 eV (C) 4.25 eV (D) 9.95 eV ［］ 8．4750：在气体放电管中，用能量为12.1 eV 的电子去轰击处于基态的氢原子，此时氢原子所能发射的光子的能量只能是 (A) 12.1 eV (B) 10.2 eV (C) 12.1 eV ，10.2 eV 和 1.9 eV (D) 12.1 eV ，10.2 eV 和 3.4 eV ［］ 9．4241：若α粒子(电荷为2e )在磁感应强度为B 均匀磁场中沿半径为R 的圆形轨道运动，则α粒子的德布罗意波长是 (A) (B) (C) (D) ［］ 10．4770：如果两种不同质量的粒子，其德布罗意波长相同，则这两种粒子的 (A) 动量相同 (B) 能量相同 (C) 速度相同 (D) 动能相同［］ 11．4428：已知粒子在一维矩形无限深势阱中运动，其波函数为： ( -a ≤x ≤a )，那么粒子在x = 5a /6处出现的概率密度为 (A) 1/(2a ) (B) 1/a (C) (D) ［］ 12．4778：设粒子运动的波函数图线分别如图(A)、(B)、(C)、(D)所示，那么其中确定粒子动量的精确度最高的波函数是哪个图？［］ 13．5619：波长λ =5000 ?的光沿x 轴正向传播，若光的波长的不确定量?λ =10- 3 ?，则 利用不确定关系式可得光子的x 坐标的不确定量至少为： (A) 25 cm (B) 50 cm (C) 250 cm (D) 500 cm ［］ 0λhc 0λhc m eRB 2)(2 +0λhc m eRB +0λhc eRB 2+)2/(eRB h )/(eRB h )2/(1eRBh ) /(1eRBh a x a x 23cos 1)(π?= ψa 2/1a /1h x p x ≥??x (A) x (C) x (B) x (D)
光电信息物理基础复习
光电信息物理基础 注意：矢量都要写成带上箭头的字母表示 1. 媒质对电磁场的响应可分为三种情况：极化、磁化和传导。 2. 坡印廷矢量的数学表达式是 3. 电磁波的等相位面在空间中的移动速度称为 相速度。该速度相速只与媒质参数有关，而与电磁波的频率无关. 4. 在电磁波传播空间给定点处，电场强度矢量的端点 随时间变化的轨迹称为电场的偏振态。 5. 光电效应。 6. 7. 光在传播过程中表现出波动性，如干涉、衍射、偏振现象，在与物质发生作用时表现出粒子性，如光电效应，这两种性质的统一称为光的波粒二象性. 8. 德布罗意波长公式为 ，频率公式为： 9. 德布罗意波由电子衍射实验所验证。 10. 海森堡不确定关系的两个表达式为 11. 波函数的标准条件为单值，有限，连续 12. 量子力学中的动量算符表达式为： 13. 量子力学中表示力学量的算符都是厄密算符， 其本证值均为实数，对应不同本征值的本征函数正交，且本征函数具有完全性. 14. 原子的状态可由主量子数n ,角量子数l ，磁量子数m 和自旋量子数s 完全确定。 15. 在一个原子系统内，即不可能具有相同的四个量子数的两个或两个以上电子称为泡利不相容原理。 16. 属于同一品种的晶体，两个对应晶面（或晶棱）间的夹角恒定不变称为晶面角守恒定律。 17. 晶体结构由基元和布拉菲格子完全描述。 18. 对于体心立方结构，设立方体边长为a ，则某个原子最近邻结点有8个，距离为? 所对应原胞体积为a 3/2 19. 晶列的方向用晶列指数来表征。 20. 晶体的结合，可以概括为离子性结合、共价结合、金属性结合和范德瓦耳斯结合四种不同的基本形式 。 21. 共价结合的两个基本特征是饱和性和方向性。 22. 晶格振动形成的波动称为格波，表征它的能量量子称为声子。 23. 没有掺杂的理想半导体称为本征半导体。 。 /2/4x x P h π??≥=/2E t ??≥h P λ=E h ν=?()x y z p i i e e e x y z ???=-?=-++???/2
光电功能材料知识点剖析
知识点补遗 1，光电功能材料按物质分类 答：根据材料的物质性进行分类：金属功能材料；无机非金属功能材料；有机功能材料；复合功能材料。 2，晶体的主要特征有哪些？ 答：晶体在宏观上的基本特性：自范性、均一性、对称性、异向性、稳定性。自范性：是指晶体具有自发地形成封闭的几何多面体外形，并以此为其占有空间范围的性质。 均一性：晶体在它的各个不同部分上表现出相同性质的特性，是晶体内部粒子规则排列的反映。 异向性：晶体内部粒子沿不同方向有不同的排列情况，从而导致在不同方向上表现出不同的宏观性质。 对称性：晶体的性质在某一方向上有规律地周期的出现 稳定性： 3，介电晶体的效应有哪些？分别有多少个点群？ 答： （1）压电效应：压电模量，三阶张量，非中心对称晶体。 （2）电致伸缩效应：电致伸缩稀疏，四阶张量， 所有晶体。 （3）热释电效应：热释电稀疏，一介张量，极性 晶体，可自发计划。 （4）铁电晶体：自发极化能随外加电场改变的晶 体。 各种介电晶体（数字表示此类性质的晶类数）： 压电效应： 晶体在受到机械应力的作用时，在其表面上会出现电荷，成为正压电效应。应力是二阶对称张量，其两个下标可以对调，压电模量是三阶张量，从而导致压 电模量中的后两个下标可以对调，此时压电效应可以写成： 逆压电效应：当电场加到具有压电效应的晶体上时，晶体将发生应变。 电致伸缩效应 当作用在晶体上的电场很强时，晶体的应变与电场不是线性关系，必须考虑
平方项，引起应变中的平方项称为电致伸缩效应。， iljk V 成 为电致伸缩系数。 热释电效应 晶体在温度发生变化时，产生极化现象，或其极化强度发生变化，称为热释电效应。当温度较小时，晶体极化强度变化与温度为线性关系。 电热效应：热释电效应的逆效应，即将某种热释电晶体置于电场中，会观察到温度变化。热释电材料主要用于红外探测。 晶体的铁电性质 在外场的作用下，自发极化的方向可以逆转或可以重新取向的热释电晶体。 铁电晶体的分类： (1)无序-有序型铁电晶体（软铁电体） (2)位移型铁电体（硬铁电体）：含有氧八面体构造基元者，也称钙铁矿型铁电体，如铌酸锂、钛酸钡等。 铁电体的宏观特性： (1)电滞回线：铁电体和非铁电体的判据。 非铁电晶体：P-E 关系为线性的。 铁电晶体：P-E 存在电滞回线。 (2)居里温度：晶体的铁电性质在一定的温度范围内存在，如钛酸钡晶体，温度低于120摄氏度是铁电项，高于120摄氏度铁电性消失。实际上是一个相变过程。 部分铁电晶体没有居里温度点，因为未达到相变温度时晶体已经溶解。 4，光率体的表达式和特征，三个轴与椭球截距的意义，折射率面，不沿主轴方向，通过晶体后引起的光程差的判定。 答：上册P-31 5，晶体的非线性光学——香味匹配条件以及实现相位匹配的途径（一种） 答：当激光的光强较强时，其通过物质时，物质内部极化率的非线性响应会对光波产生反作用，可能产生入射光波在和频和差频处的谐波，这种与强光有关不同于非线性光学现象的效应称为非线性效应。 混频效应：和频、差频 当作用于晶体的光场包含两种不同的频率ω1和ω2时，就会产生第三种频率ω 3的光， ω3 =ω1 +ω2相加的称为和频，ω3 =ω1 ?ω2相减的称为差频。 位相匹配： 在二级非线性极化的倍频过程中，入射光波在它经过的各个地方产生二次极化波，各个位置的二次极化波都发射出二次谐波，这些二次谐波在晶体中传播并相互于涉，相互干涉的结果，就是在 实验中观察到的二次谐波强度．这个强度与这些二次谐波的位相差有关．如果位相差为零，即各个二次谐波的位相一致，则相干加强，我们就能观察到产生的二次谐波．反之，则相干相消，我们就观察不到二次谐波。只有当入射光波的传播
电子信息材料PPT
如有你有帮助，请购买下载，谢谢！ 1页 电子信息材料PPT 版 0 电子信息材料-绪论 21世纪是信息时代 ●21世纪将全面进入信息时代 ●当前信息的发展以多媒体和数字化为主要特征 ●人类进入了3T 时代 →处理、传输、存储超高容量信息（Tb 即1012bits ） →超高速信息流（Tb/s ） →高频响应（THz ） 信息技术的发展趋势 ●信息技术的几个主要方面： 获取、传输、存储、显示、处理 ●信息技术是依靠电子学和微电子学技术发展 ●信息技术=电子信息技术 ●信息的载体：电子→光电子→光子 20世纪 → 21世纪 →最重要的信息材料：微电子材料 →发展最快的信息材料：光电子材料 →最有前途的信息材料：光子材料 信息技术发展的几个主要方面及相关材料 ●信息材料是信息技术发展的基础和先导 ●以大规模继承电路为基础的电子计算机技术仍是信息处理的而主要技术。DRAM 发展趋势：光刻线愈来愈小（纳米级） ●电子在小于0.1um （纳米范畴）的器件内部的输运和散射会呈现量子化特性，设计器件时要运用量子力学理论。 ●固态纳米器件分类：量子点器件、共振隧穿器件、库伦阻塞效应单电子器件 ●开关、存储器、光电转换元件一般用波导连成回路 ●目前光学器件都是立足于III-V 族半导体化合物材 料，开拓硅基材料，如SiGe/Si 的量子化材料很有前途 ●通讯技术的重大进步：光纤通讯代替电缆和微波通讯（以光子作为信息的载体） ●光纤通讯特点：高容量、无中继传输 ●关键技术：光学放大器、波分复用技术 ●第五代光纤通讯方式： →以相位调制方式和查分检测方式的相干光光纤通信 →理想的光纤内，“孤立子”可以无限传播 →光通信窗口波长移向更长波段（2um-5um ），可使光纤的散射损耗更低 →相干光通信、孤立子光通信和超长波长红外光通信是可预见的第五代光通信 ●发展新材料始终是光通信中的核心问题 ●光纤放大器的材料要满足高的宽频带增益，并能应用于不同的通信窗口（1.3um-1.55um ） ●提高磁存储密度主要依赖于改进磁介质材料 ●写入头要求更高的磁矩，读出头要求更高的磁电阻 ●光存储技术特点： →存储寿命长 →能非接触式读、写和擦 →信息的信噪比（CNR ）高 →信息位的价格低 ●短波长记录的高密度光盘存储介质分类： →磁光存储介质 →相变型存储介质 →波长吸收范围更短的有机存储介质 ●光存储主要发展方向： →利用近场光学扫描显微镜进行高密度信息存储 →运用角度多功、波长多功、空间多功与移动多功等的全信息存储 →发展三维存储技术 信息显示技术 ●阴极射线管（CRT ） ●平板显示技术 ●液晶显示技术：有源矩阵型（AML ）、双端装置型（TTD ） 薄膜晶体管（TFT ） ●场致发射显示（FED ）：只能用于较小的显示器 ●等离子体显示（PDP ） 探测器与传感器材料 ●按光电转换方式光电探测器可分为光电导型、光生伏打型（势垒型）和热电偶型。 ●光电探测器最大的进展： →用超晶格（量子阱）结构提高了量子效率、响应时间和集成度。 →制成探测器阵列，可以用作成像探测 ●传感器材料主要分两类：半导体传感器材料和光纤传感器材料。 激光材料 ●GaN 是能够获得最短波长的半导体激光器 ●通过量子阱中的量子级联而发展的中红外半导体激光器 光功能材料 ●主要是无机非线性光学晶体：KTP 、BBO 、LBO 、LiNbO 3、K(Ta ，Nb)O 3 ●三次非线性光学材料：声光玻璃和磁光玻璃 1 微电子芯片技术发展对材料的需求 概述 ●21世纪的微电子技术将从目前的3G 逐步发展到3T ●微电子技术的进展有赖于材料科学和技术的巨大贡献： →集成电路本身是制造在各相关体或薄膜材料之上 →制造过程中也涉及到一系列材料问题 衬底材料 ●半导体衬底材料是发展微电子产业的基础 ●集成电路对硅材料的主要要求及发展趋势： →晶片（wafer ）直径越来越大
高二物理光学试题及答案详解
光学单元测试 一、选择题（每小题3分，共60分） 1 ．光线以某一入射角从空气射人折射率为的玻璃中，已知折射角为30°，则入射角等于（ ） A.30° B.45° C.60° D.75° 2．红光和紫光相比，（ ） A. 红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大 B.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大 C.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小 D.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小 3．一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a 、b 两束单色光， 其传播方向如图所示。设玻璃对a 、b 的折射率分别为n a 和n b ，a 、b 在玻璃中的传播速度分别为v a 和v b ，则（ ） A ．n a >n b B ．n a
大学物理 量子物理基础知识点总结
大学物理 量子物理基础知识点 1.黑体辐射 （1）黑体：在任何温度下都能把照射在其上所有频率的辐射全部吸收的物体。 （2）斯特藩—玻尔兹曼定律：4 o M T T σ（）= （3）维恩位移定律：m T b λ= 2.普朗克能量量子化假设 （1）普朗克能量子假设：电磁辐射的能量是由一份一份组成的，每一份的能量是：h εν= 其中h 为普朗克常数，其值为346.6310h J s -=?? （2）普朗克黑体辐射公式：2 5 21M T ( )1 hc kt hc e λπλλ =-（,） 3.光电效应和光的波粒二象性 （1）遏止电压a U 和光电子最大初动能的关系为：21 2 a mu eU = （2）光电效应方程： 21 2 h mu A ν= + （3）红限频率：恰能产生光电效应的入射光频率： 00V A K h ν= = （4）光的波粒二象性（爱因斯坦光子理论）：2mc h εν==；h p mc λ ==；00m = 其中0m 为光子的静止质量，m 为光子的动质量。 4.康普顿效应： 00(1cos )h m c λλλθ?=-= - 其中θ为散射角，0m 为光子的静止质量，1200 2.42610h m m c λ-= =?，0λ为康普顿波长。 5.氢原子光谱和玻尔的量子论： （1）里德伯公式: ()221 11 T T H R m n n m m n ν λ ==-=->（）()(), % （2）频率条件: k n kn E E h ν-= (3) 角动量量子化条件：, 1,2,3...e L m vr n n ===
其中 2h π = ，称为约化普朗克常量，n 为主量子数。 （4）氢原子能量量子化公式： 122 13.6n E eV E n n =-=- 6.实物粒子的波粒二象性和不确定关系 （1）德布罗意关系式： h h p u λμ= = （2）不确定关系: 2 x p ??≥ ； 2 E t ??≥ 7.波函数和薛定谔方程 （1）波函数ψ应满足的标准化条件：单值、有限、连续。 （2）波函数的归一化条件: (,)(,)1V r t r t d ψψτ* =? （3）波函数的态叠加原理: 1122(,)(,)(,)...(,)i i i r t c r t c r t c r t ψψψψ=++= ∑ （4）薛定谔方程: 22(,)()(,)2i r t U r r t t ψψμ??? =-?+????? 8.电子自旋和原子的壳层结构 （1）电子自旋： 1,2 S s = = ；1, 2 z s s S m m ==± 注：自旋是一切微观粒子的基本属性. （2）原子中电子的壳层结构 ①原子核外电子可用四个量子数(,,,l s n l m m )描述： 主量子数：0,1,2,3,...n = 它主要决定原子中电子的能量。 角量子数：0,1,2,...1l n =- 它决定电子轨道角动量。 磁量子数：0,1,2,...l m l =±±± 它决定轨道角能量在外磁场方向上的分量。 自旋磁量子数：1 2 s m =± 它决定电子自旋角动量在外磁场方向上的分量。
半导体光电信息功能材料的研究进展
半导体光电信息功能材料的研究进 展 关于《半导体光电信息功能材料的研究进展》，是我们特意为大家整理的，希望对大家有所帮助。 光电信息技术是由光学、光电子、微电子等技术结合而成的多学科综合技术，涉及光信息的辐射、传输、探测以及光电信息的转换、存储、处理与显示等众多的内容。光电信息技术广泛应用于国民经济和国防建设的各行各业。近年来，随着光电信息技术产业的迅速发展，对从业人员和人才的需求逐年增多，因而对光电信息技术基本知识的需求量也在增加。 摘要：21世纪是高速发展的信息时代，在这个飞速发展的时代中，光电信息功能得到了前所未有的发展，它在信息的产生，
信息的存储以及信息的传输方面扮演着越来越不可或缺的角色。本文就半导体光电信息功能的研究进展做出了简要分析，希望能对半导体光电信息功能材料的普及发挥作用。 关键词：半导体;研究与创新;光电信息功能材料 前言 从远古到现代，从石器时代到如今的信息时代，历史的发展表明信息科学技术发展的先导和基础是半导体信息功能材料的进步，伴随着时代发展的特征，我们可以很容易的分析出，光电信息功能材料在方方面面深刻的影响着人类的生产和生活方式。现如今，随着光电信息功能材料的不断普及以及各行各业的的综合应用，其技术得到了光速的更新，例如其信息的存储已不再受低级别的限制，其存储量已被提高到KT级别，当然为了使之更好地适应社会，发挥出更大的作用，生产商与使用者对光电信息功能材料的研究与创新从未停止。光电信息功能材料的发展，同样也与国家生产力的发展有着密切的联系，它是国家经济发展的根本保障之一。对于目前正处在快速发展中的我国来说，大力发
展半导体光电信息功能材料十分必要。 一、半导体光电信息材料简述 科学技术之所以得到不断发展的原因之一，便是有着信息研究材料的支持，人类对不同材料的研究与创新，是科学技术飞速发展，科学规律不断修正完善的基础。20世纪60～70年代，光导纤维材料和以砷化镓为基础的半导体激光器的发明，是人们进入了光纤通信，高速、宽带信息网络的时代。半导体光电材料――半导体是一种介于绝缘体导体之间的材料，半导体光电材料可以将光能转化为电能，同样也可以将电能转化为光能，并且可以处理加工和扩大光电信号。在当今社会，其应用正在逐步得到普及。半导体信息光电材料，对于我们来说并不陌生，其存在于我们的日常生活中，并且无时无刻的不在影响着我们，所以我们应正确的认识半导体信息光电材料，并且可以为半导体光电信息材料的发展贡献出自己的力量。 二、半导体光电信息材料研究的必要性
材料—电子信息材料
材料科学与工程专业（电子信息材料方向）培养方案专业负责人：刘敬松分管院长：霍冀川院学术委员会主任：卢忠远 一、修业年限及授予学位名称 学制4年，最低毕业学分170，允许学习年限为3-6年。授予工学学士学位。 二、培养目标 本专业培养适应社会主义现代化建设需要，德、智、体、美全面发展，具备人文社会科学、自然科学、计算机基础、材料科学、材料工程、电子测量等方面的基本理论与基本知识，具有从事电子材料与器件生产和开发的基本能力，能在生产企业、科研院所等单位从事电子材料及器件生产、检验、设计、开发与研究等方面工作的应用型高级工程技术人才 三、培养规格及要求 本专业学生在学习数学、物理、外语、计算机和人文社会科学知识的基础上，主要学习材料科学基础、固体物理、电介质物理、半导体物理、电子材料工艺学、现代材料分析测试技术、电子材料测量技术的基本理论和基本知识，受到工程师的基本训练，掌握运用现代理论和先进科技手段，具有解决电子材料及器件生产中工程问题的基本能力，并能够进行新型电子材料与器件的开发与研制。 毕业生应能获得以下几方面的知识和能力： 1、掌握材料科学与工程的基本理论和基本知识； 2、掌握电子材料合成与制备的基本方法；掌握电子材料微观结构分析表征的常用技术和电性能的测试方法； 3、具有对电子材料微观结构与电性能进行综合分析的初步能力；具有电子材料应用设计、电子器件生产与检测的初步能力；具有解决产品生产中各种工艺问题的能力；具有新型电子材料及器件开发与研制的初步能力； 4、了解电子材料及器件的理论前沿与技术发展动态；并具有较强的自学能力，了解信息技术、微电子学等相关交叉学科的基本知识； 掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有初步的科学研究能力和一定的实际工作能力。 四、主干学科与专业主干课程 主干学科：材料科学与工程、电子信息材料 专业主干课程：高等数学、大学物理、外语、无机与分析化学、材料科学基础、材料科学基础实验、半导体物理、固体物理、电介质物理、电子陶瓷、电子材料综合实验 五、学位课程 高等数学、综合外语、VB程序设计、无机与分析化学、物理化学、材料科学基础、材料科学基础A实验、固体物理、电介质物理、电子信息材料综合实验 六、学分分配 类别 公共基础学科基础专业 合计 其中 选修 其中 实践必修选修小计必修选修小计必修选修小计 理论课程学分59 16 75 22.5 22.5 25 18.5 43.5 141 34.5 15 集中实践学分 5 1 6 0 0 21 2 23 29 3 29 学分合计64 17 81 22.5 22.5 46 20.5 66.5 170 37.5 44 比例%37.6 10.0 47.6 13.2 13.2 27.1 12.1 39.1 100 22.1 25.9
影像物理习题参考答案
影像物理习题参考答案 第一章：普通X 射线影像 1-1 产生X 射线需要哪些条件？ 答：1、高速运动的电子流；2、阻碍电子运动的靶。 1-2 X 射线管的一般构造包括哪几部分，各部分都有什么功能？ 答：一般应包括阴极、阴极体、阳极（含靶）、阳极体、真空管。阴极发射热电子；阴极体有聚焦电子束和回收二次辐射的作用；阳极（含靶）加速电子并阻碍电子运动发射X 射线；阳极体起散热作用；真空管产生高真空环境。 1-3 什么是轫致辐射？为什么轫致辐射是产生连续X 射线的机制？ 答：高速电子进入到原子核附近的强电场区域，受到强电场的作用，而使电子的速度大小和方向发生变化，按电磁理论，电子将向外辐射电磁波（即光子）而损失能量E ?，电磁波的频率由 νh E =?决定。电子的这种能量辐射叫轫致辐射。 1-4 为什么轫致辐射产生的连续X 射线谱中存在最短波长min λ？最短波长min λ受何种因素 影响？ 答：当电子的最大动能全部损失转化为X 光子的能量后，X 光子不可能再获得更大的能量。从而形成最短波长。)() (4.12min nm KV U eU hc ==λ，可见，最短波长仅由管电压决定。 1-5 设X 射线管的管电压为100kV ，求其产生连续X 射线的最短波长和相应的X 光子能量的 最大值。 解：)(124.0100 4.12min nm eU hc ===λ，对应的光子能量为：)(106.110100106.114319max J eU h --?=???==υ 答：略。 1-7 什么是标识辐射？为什么标识辐射是产生标识X 射线的机制？影响标识辐射的因素有哪 些？ 答：当电子的能量较高时，可将靶原子的内层电子（K ，L ，M 壳层）碰出原子核的束缚，成为自由电子，这样，在内层轨道上产生一空位，这一空位不能长期存在，外层电子会跃迁至空位填充内层轨道，并将多余的能量（二能级差）以X 光子的形式辐射出来，产生标识X 射线。轫致辐射不可能产生不连续的标识X 射线。标识X 射线的波长只能由靶原子的能级结构决定，即靶元素决定。管电压和管电流可影响标识辐射的强度。
电子信息材料
半导体材料的发展现状及未来展望 智能1601 41623405 吕懿 前言： 半导体材料（semiconductor material）是一类具有半导体性能（导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm 范围内）、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。半导体材料是制作晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的重要基础材料，支撑着通信、计算机、信息家电与网络技术等电子信息产业的发展。半导体材料及应用已成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志。 1、 第3代半导体材料及应用 半导体材料的发展可以划分为三个时代。 第1代半导体材料以硅(Si)和锗(Ge)等元素半导体材料为代表，奠定了微电子产业基础。其典型应用是集成电路(Integrated Circuit,IC)，主要应用于低压、低频、低功率晶体管和探测器，在未来一段时间，硅材料的主导地位仍将存在。但硅材料的物理性质限制了其在高压和高频电子器件上的应用。 第2代半导体材料以GaAs和磷化锢(InP)为代表，奠定了信息产业基础。GaAs材料的电子迁移率是Si的6倍，具有直接带隙，故其器件相对Si器件具有高频、高速的性能，被公认为是很合适的通信用半导体材料。同时，其在军事电子系统中的应用日益广泛且不可替代。 然而，由于禁带宽度范围不够大、击穿电场较低，限制了其在高 温、高频和高功率器件领域的应用。另外，GaAs材料具有毒性，对环境和人类健康存在威胁。 第3代半导体材料是指带隙宽度明显大于Si(1.1eV)和GaAs(1.4eV)的宽禁带半导体材料(2.0-6.0eV)，包括III族氮化物〔如氮化稼 (GaN)、氮化铝(A1N)等〕，碳化硅(SiC)，宽禁带氧化物〔(如氧化锌(ZnO)、氧化稼(Ga2O3)、钙钦矿(CaTiO3)等)〕及金刚石薄膜等宽禁带半导体材料。与第1代、第2代半导体材料相比，第3代半导体材料禁带宽度大，具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优越性质，第3代半导体器件不仅能在更高的温度下稳定运行，而且在高电压、高频率状态下更为可靠，此外还能以较少的电能消耗，获得更高的运行能力。 第3代半导体材料主要有3大应用领域:电力电子、微波射频和光电子。产业链主要包括材料、器件和应用环节，具体如图1所示。它具备禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速率高、抗辐射能力强等优越性能，是固态光源、下一代射频和电力电子器件的“核心”，在半导体照明、消费类电子、5G移动通信、新能源汽
物理选修光学试题及答案详解
物理选修光学试题及答案 详解 Prepared on 22 November 2020
光学单元测试一、选择题（每小题3分，共60分） 1 30°，则入射角等于（） °°°° 2．红光和紫光相比，（） A.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大 B.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大 C.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小 D.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速 度较小 3．一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两 束单色光，其传播方向如图所示。设玻璃对a、b的折射率分别为n a和n b，a、b在玻璃中的传播速度分别为v a和v b，则（） A．n a>n b B．n a
a、b在玻璃体内穿行所用时间分别为t a、t b，则t a: t b等于（） （A）QQ’:PP’ （B）PP’:QQ’ （C）OP’:OQ’ （D）OQ’:OP’ 6．图示为一直角棱镜的横截面，? = ∠ ? = ∠60 , 90abc bac。一平行细光束从O 点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n=2，若不考试原入射光在bc面上的反射光，则有光线（） A．从ab面射出 B．从ac面射出 C．从bc面射出，且与bc面斜交 D．从bc面射出，且与bc面垂直 7．一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖，经折射分成两束单色光a、 b。已知a光的频率小于b光的频率。下列哪个光路图可能是正确的（） 8．如图所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是（） Ａ．红光的偏折最大，紫光的偏折最小 Ｂ．红光的偏折最小，紫光的偏折最大 Ｃ．玻璃对红光的折射率比紫光大 Ｄ．玻璃中紫光的传播速度比红光大 9．在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是（） b c a o
光电信息功能材料与量子物理研究
光电信息功能材料与量子物理研究 现就光电信息功能材料的重要性作为研究的基础，着重就光电信息功能材料和量子物理进行阐述，根据二者之间的关系，提出相关的理论。 标签：光电信息；功能材料；量子；物理 随着社会经济的不断发展，信息技术的进步，出现了一种光电信息功能材料，所谓信息功能其实就是指信息的传输、存储、接受显示、控制、产生以及转换的能力，其主要的技术指标包括：大容量传输、多功能、高速度以及低能量的消耗等。近年来，随着光电信息技术的结合，使信息技术的发展水平越来越高，其传输速度已经达到了Gbot，大容量的数码储存已经达到了KT级别，实现了声音、图像和数据三位一体的功能，有效降低能量的损耗，并逐渐向微观物理发展。因此，在研究光电信息功能材料的时候，必须要以量子物理作为其支撑。现就光电信息功能材料的重要性作为其研究的基础，具体阐述量子物理在光电功能材料中的重要性。 1 光电信息功能材料的概述 在科学技术发展过程中，材料研究一直都是技术发展的先导，同时也是发现和完善科学规律等的重要基础。人们在生存和发展的过程中，不断地向物质世界索取财富，而这就是技术和科学发展的最终目标，怎样才能将这些物质转化为我们自己的财富，首先要对物质运动的规律进行探索和总结，以此来找寻转化为物质财富的方法，其前者主要是指科学，后者则是指技术，在这个基础上来进行材料的研究。 随着量子论的发展，给予了人们最为直接的启示就是揭示了原子中电子的运动规律，尤其是原子最外层价的电子运动规律，其中首先开发应用的是一种金属性的材料，主要包括不锈钢、特殊钢材、黑色和有色合金等金属材料，使电磁场能量的应用逐渐进入到了电子层次微观物理的范畴内。同时量子论还提出了固体中的电子能带理论，准确揭示了固体材料中的电子能带结构的分布规律，从电子运动微观物理的机制区别了绝缘体、半导体和金属，开发出了一种新型的半导体材料，使电子学材料逐渐进入到了电子信息功能材料的范畴内。随着半导体材料的开发和研究，在60～70年代，开始出现了一种电子技术，这种电子技术主要是通过固体电子学器件的更新，形成一种电子气类型的电子学器件，并在此基础上发展成为的电子回路集成化技术和电子学器件的小型化，以及目前的超大规模的集成电路以及高速轻巧的电脑，使社会开始向电子技术时代发展，改变了传统的测量检测技术、通信技术以及其他的信息处理技术，奠定了信息技术的基础。 随着半导体的开发和利用，电子材料的科学地位已经变得越来越重要，研究材料不仅是科学发现的先导，同时也是完善科学的实验对象，是开发技术的物资基础，贯穿于科学技术的整个过程。此外，随着光纤技术的兴起，光纤技术和激光技术的结合，为信息技術的发展奠定了一个更为牢固的基础。由于光集成技术