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。
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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。