微电子与光电子要点整理
光电子技术知识点
光电子技术知识点光电子技术是一门研究光与电子相互作用的学科，它涉及到光的产生、传输、操控以及光与电子的相互转换等方面的知识。
光电子技术在现代科学和工程领域中具有广泛的应用，包括通信、能源、医学、材料科学等多个领域。
本文将介绍一些光电子技术的基本知识点。
第一，光的特性。
光是一种电磁波，具有波动性和粒子性。
光的波长和频率决定了它的颜色和能量。
光的传播速度是光速，约为3×10^8米/秒。
光的传播可以受到材料的折射、反射和散射等现象的影响。
第二，光的产生。
光可以通过多种方式产生，例如热辐射、激光、荧光等。
其中，激光是一种特殊的光源，具有单色性、相干性和定向性等特点，被广泛应用于科学研究、医疗、通信等领域。
第三，光的传输。
光的传输可以通过光纤实现。
光纤是一种具有高折射率的细长材料，可以将光信号通过全反射的方式传输。
光纤具有低损耗、大带宽和抗电磁干扰等优点，在通信领域得到广泛应用。
第四，光的操控。
光的操控可以通过光学器件实现。
光学器件包括透镜、棱镜、偏振器等，可以对光进行聚焦、分光、偏振等操作。
光学器件在光通信、成像、激光加工等领域中起着重要的作用。
第五，光与电子的相互转换。
光与电子的相互转换可以通过光电效应和光伏效应实现。
光电效应是指当光照射到金属或半导体表面时，产生电子的释放现象。
光伏效应是指当光照射到半导体材料中时，产生电子和空穴的产生和分离现象。
光电效应和光伏效应在太阳能电池、光电二极管等器件中得到应用。
综上所述，光电子技术是一门研究光与电子相互作用的学科，涉及到光的特性、产生、传输、操控以及光与电子的相互转换等知识点。
光电子技术在现代科学和工程领域中具有广泛的应用前景，为我们的生活和工作带来了许多便利和创新。
随着科技的不断进步，光电子技术将继续发展，为人类社会的进步做出更大的贡献。
光电子技术复习要点
光电子技术复习要点第一篇：光电子技术复习要点第1章1.电磁波的性质：横波、偏振、色散2.光辐射：以电磁波形式或粒子形式传播的能量，它们可以用光学元件反射、成像或色散，这种能量及其传播过程称为光辐射，波长在10nm-1mm，分为可见光（390nm-770nm）,紫外辐射（1nm-390nm）,红外辐射（0.77-1000um）3.表1-44.光视效能：同一波长下测得的光通量与辐射通量比值。
光视效率是光视效能归一化的结果。
5.光与物质相互作用的三个过程：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
图1-7自发辐射：处在高能级的原子，没有任何外界激励，自发地跃迁到低能级，并发射光子。
受激辐射：处在高能级的原子，受到外来光子的激励，跃迁到低能级并发射光子。
受激吸收：处在低能级的原子，受到光子的照射时，吸收光子而跃迁到高能级。
6．粒子数的反转，增益系数，增益曲线，损耗系数，激光器的三部分7.典型激光器组成：工作物质、泵浦源、谐振腔。
作用：工作物质：在这种介质中可以实现粒子数反转。
泵浦源（激励源）：将粒子从低能级抽运到高能级态的装置。
谐振腔：(1)使激光具有极好的方向性(沿轴线)(2)增强光放大作用(延长了工作物质(3)使激光具有极好的单色性(选频)8.习题1-2Le亮度定义:强度定义:IedIe∆Arcosθr= dΦedΩ可得辐射通量：dΦe=Le∆AscosθsdΩ在给定方向上立体角为：dΩ第1.2题图∆Accosθc 2l0dΦeLe∆Ascosθscosc则在小面源在∆A上辐射照度为：Ee==2dAl0=c第2章1.大气衰减包括四个部分，瑞利散射和米氏散射2.大气湍流效应3.电光效应，相位延迟两种方式，相位差，半波电压，两种方式比较纵向调制器优点: 具有结构简单、工作稳定、不存在自然双折射的影响等。
缺点: 电场方向与通光方向相互平行, 必须使用透明电极, 且半波电压达8600伏,特别在调制频率较高时，功率损耗比较大。
光电子复习(知识点)
那么，通过检偏器后的总电场强度是
Ex ( L) 和 E y ( L)
x P1 Ii 入射光 L y z x 调制光 Io 起偏器
在y方向的投影之和
(E y )o A i (e 1) 2
，
P2
~ V 图 纵向电光强度调制
/4波片
检偏器
与之相应的输出光强为
* y o
A2 i I o [(E y ) o ( E ) ] (e 1)(e i 1) 2 A2 sin 2 2 2
*上述三、四能级图并不是激活介质的实际能级结构
3. 光振荡的阈值条件
光在谐振腔内来回反射的过程中，对光
强变化的影响存在两个对立因素：
1. 激活介质的增益，它使光强放大； 2. 光能量在激光器中有各种损耗，它使光强 变小。 要使光强不断加强就必须使增益大于损耗
产生激光必须满足的条件 1. 激活介质处于粒子数反转分布状态； 2. 满足光振荡的阈值条件。
2. 横模
横模：自再现模在垂直腔轴横截面上的场分布
谐振腔所允许的光场的各种横向稳定分布形 成的原因较复杂。
由腔内光束多次在反射镜边缘产生的衍射非 轴向光束的加强干涉激活介质的色散、散射
方法：在一块镜面上，给定频率为ω的任意光 场分布，然后利用基尔霍夫衍射积分 公式计算另一块镜面上的光场分布。
uq ( x, y)
1 f n(0) sin(z )
f
1 n(0) sin(z )
f随z的变化如图5所示， z=/4时，f=fmin。
z
=2/
f
(a)
fmin=1/n(0) 1/n(0) /2 / 2/ 3/ z
A
(b)
图5自聚焦光纤的透镜特性 (a) 子午光线；(b) f的周期变化
自然科学知识：光电子学和微电子学
自然科学知识：光电子学和微电子学光电子学和微电子学自然科学是指探究自然界中事物规律的一门学科。
其中，最为关键的一类学科就是物理学。
在物理学的基础上，涉及到光电子学和微电子学两个深入研究的分支。
光电子学主要研究光和电子之间的相互作用，而微电子学主要关注微型电器件和电子元器件的制造和应用。
本文将简单介绍这两个分支，同时也将提供一些相关的实际应用实例。
光电子学光电子学是物理学中的一个分支，它研究的是光和电子之间的相互作用。
具体来说，光电子学主要涉及到以下几个领域：1.光电子发射：指的是当光照射到固体表面时，电子被激发出来的现象。
这个现象是通过光子将能量传递给电子来实现的。
2.光电效应：指的是当光照射到物质表面时，该物质开始发射电子的现象。
这个现象是通过光子将能量传递给电子来实现的。
3.光电二极管：是一种将光转换为电信号的装置，它将光子转换为电子，从而形成电信号。
4.光电倍增管：是一种测量光子积分强度的技术，它主要用于测量光子的数量和强度。
5.光电显示器：是一种用于显示图像的装置，它将光转换为电信号，并以图像的形式在显示屏上显示。
6.光电传感器：是一种通过感知光得到感应信号的传感器，它可以被应用于测量光功率、测量光强度等等。
光电子学的应用非常广泛，从娱乐到通讯，从医疗到环保都有更多的应用。
例如，太阳能电池板使用光电子学原理将光转换为电能；光纤通信使用光子学技术将数据信号转换为光信号，通过光纤传输；光电显微镜使用光电子学技术来观察细胞和组织的分子结构。
微电子学微电子学是一种在微观尺度下制造和应用电子元器件的学科。
它主要研究用于制造集成电路和微型电器件的技术。
在微观尺度下，电子元器件变得非常小，因此需要一种特殊的制造工艺——微电子制造工艺。
目前，微电子学有以下几个主要分支：1.集成电路制造技术：将微型电路的工艺集成在一个单一芯片上，从而实现功能的最大化。
2.纳米电子学：制造尺寸小于100纳米的电子元器件，利用纳米级电子材料的特性。
微电子学概论复习(知识点总结)
第一章 绪论1.画出集成电路设计与制造的主要流程框架。
2.集成电路分类情况如何？答：3.微电子学的特点是什么？答：微电子学：电子学的一门分支学科微电子学以实现电路和系统的集成为目的，故实用性极强。
微电子学中的空间尺度通常是以微米(μm, 1μm ＝10－6m)和纳米(nm, 1nm = 10-9m)为单位的。
微电子学是信息领域的重要基础学科微电子学是一门综合性很强的边缘学科涉及了固体物理学、量子力学、热力学与统计物理学、材料科学、电子线路、信号处理、计算⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧按应用领域分类数字模拟混合电路非线性电路线性电路模拟电路时序逻辑电路组合逻辑电路数字电路按功能分类GSI ULSI VLSI LSI MSI SSI 按规模分类薄膜混合集成电路厚膜混合集成电路混合集成电路BiCMOS BiMOS 型BiMOS CMOS NMOS PMOS 型MOS 双极型单片集成电路按结构分类集成电路机辅助设计、测试与加工、图论、化学等多个学科微电子学是一门发展极为迅速的学科，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性是微电子学发展的方向微电子学的渗透性极强，它可以是与其他学科结合而诞生出一系列新的交叉学科，例如微机电系统(MEMS)、生物芯片等第二章半导体物理和器件物理基础1.什么是半导体？特点、常用半导体材料答：什么是半导体？金属：电导率106～104(W∙cm-1)，不含禁带；半导体：电导率104~10-10(W∙cm-1)，含禁带；绝缘体：电导率<10-10(W∙cm-1)，禁带较宽；半导体的特点：（1）电导率随温度上升而指数上升；（2）杂质的种类和数量决定其电导率；（3）可以实现非均匀掺杂；（4）光辐照、高能电子注入、电场和磁场等影响其电导率；半导体有元素半导体，如：Si、Ge（锗）化合物半导体，如：GaAs（砷化镓）、InP （磷化铟）硅：地球上含量最丰富的元素之一，微电子产业用量最大、也是最重要的半导体材料。
光电子知识点总结
光电子知识点总结一、光电效应光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会产生电子的现象。
光电效应是光电子学的基础，也是研究光与电子相互作用的重要实验现象。
1.1 光电效应的原理光电效应的原理是光子与金属表面的电子相互作用。
当光子能量大于金属表面的功函数时，光子可以激发出金属表面的电子，使得电子逃离金属表面，形成自由电子。
这就是光电效应的基本原理。
1.2 光电效应的实验现象光电效应的实验现象包括光电流的产生和光电子动能的大小与光频率和光强度的关系。
通过实验可以验证光电效应的相关理论。
1.3 光电效应的应用光电效应的应用包括光电二极管、光电倍增管、光电导致等光电子器件。
这些器件在光学测量、光通信、光电探测、光电存储等方面有重要应用。
二、半导体光电子器件半导体光电子器件是指利用半导体材料制成的光电子器件，包括光电二极管、光电导致、激光二极管、光电晶体管等。
2.1 光电二极管光电二极管是一种能够将光信号转换成电信号的器件。
它的工作原理是当光照射到PN结上时，光子的能量被用来克服PN结的势垒，从而在PN结上产生电子和空穴对，并产生电流。
2.2 光电导致光电导致是一种利用半导体材料制成的光电子器件，它具有高速、高灵敏度的特点。
光电导致可用于光信息处理、光通信、光探测等方面。
2.3 激光二极管激光二极管是一种利用激光效应制成的光电子器件。
它具有结构简单、体积小、功耗低等优点，是激光器件中的一种重要形式。
2.4 光电晶体管光电晶体管是一种基于光电效应制成的光电子器件，广泛应用于光通信、光探测、光信息处理等领域。
三、激光技术激光技术是一种利用激光器件制造激光束，进行激光照射、激光加工、激光测量和激光信息处理等技术的总称。
3.1 激光的原理激光是一种具有相干性和高亮度的光束，它是一种特殊的光波。
激光的产生是通过将能量较高的光子能级转移到能量较低的光子能级上，使得光子能够集中到一个狭窄的空间内。
3.2 激光器件激光器件是制造激光束的主要设备，包括激光二极管、激光放大器、激光共振腔等。
光电子学知识点
一、绪论1、激光发明年份；2、什么叫光电子学、光电子技术？3、列举几种光电子技术或光电子器件，至少6种；4、典型的光电子（通信）系统由哪几部分构成。
二、光与物质相互作用基础1、光的本性，传播时表现为波动性，与介质相互作用时表现为粒子性；2、对于线性、均匀、各向同性介质，极化率χ为标量；而在各向异性介质中，电极化强度矢量P 和外电场E 不再平行，此时极化率χ变为二阶张量：0i ij j P E εχ=3、P 、D 、E 之间的关系4、辐射度量和光度量的区别5、辐射通量、光通量之间的换算关系6、亮度和照度的区别7、能带理论基本概念（价带、导带、禁带、禁带宽度）三、光波导（30分）1、平面介质波导的结构（各层名称），各层介质的折射率关系；对称波导、非对称波导；2、各层中的场分布：波导层中横向（光受限的方向）为驻波场，纵向为行波场；衬底和覆盖层中横向为振幅成指数规律衰减的消逝场，纵向为行波场；消逝系数、穿透深度3、全反射时界面的相移公式；（不要求记忆，但要会用）4、横向传播常数、纵向传播常数；有效折射率（模折射率）5、模式本征方程，m 为模序数；本征方程的图解（画图说明对称波导基模不会截止）6、模式截止条件：02k n β=，c θθ=；截止波长；模式数量；单模传输条件；（注意对称波导和非对称波导的区别）7、TE 模、TM 模的含义；8、光纤的结构参数：直径2a 、数值孔径、相对折射率、弱导条件、归一化频率、单模条件；9、偏射光线的纵向传播常量01cos k n βϕ=，其中ϕ为轴线角，即光线和光纤轴的夹角；偏射光线可分为三类：非导引光线、导引光线（即导模）和泄露光线，对应θ和ϕ的范围要知道。
10、光纤的损耗公式 dB/km1、光调制概念；改变哪些参数可以使光携带信息？类型：内调制、外调制；2、波矢面、折射率椭球、折射率面；3、正、负单轴晶体的定义；4、利用折射率椭球确定o光和e光的偏振方向、以及对应的折射率；5、给出电光系数矩阵，会写出加电场之后的新的折射率椭球方程（原主轴坐标系中）；会判断新椭球和旧椭球相比，主轴是否发生了倾斜；6、KDP晶体z向（光轴）加电场后的新主轴折射率大小，以及感应主轴的方位；7、横向电光效应、纵向电光效应；对KDP晶体来说，两种效应各有什么优缺点；（纵向电光效应结构简单、工作稳定，不受自然双折射影响，但半波电压较高，且需要制作透明电极；横向电光调制通过选择晶体长度和厚度可以大大降低半波电压，缺点是存在自然双折射的相位延迟，受温度影响较大，需要采取组合调制方式来消除，导致结构复杂化）8、电光相位延迟公式，半波电压的公式，电光系数的测量方案设计9、KDP纵向调制器的调制特性曲线，知道透过率随偏压变化的函数表达式；、加1/4波知道应该工作在什么区域；如何实现？两种方法。
光电子技术期末知识点总结
光电子技术期末知识点总结一、光电子技术基础知识1. 光的本质光是一种电磁波，具有波粒二象性，既可以表现为波动，也可以表现为光子。
光的波动特性可以用来解释干涉、衍射等现象，而光的粒子特性可以用来解释光电效应等现象。
2. 光的传播光在真空中的传播速度等于光速，光在不同介质中传播时会发生折射和反射。
光的衍射、干涉等现象也表明光是一种波动。
3. 光的产生光的产生可以通过一些原子、分子等的激发和退激发过程，这些过程会导致光的辐射。
在实际应用中，常用的光源包括激光器、LED、半导体激光器等。
4. 光的检测光的检测可以通过光电二极管、光敏电阻、光电倍增管等光电探测器实现。
这些探测器可以将光信号转化为电信号，并输出到后续的电路中进行处理。
5. 光的调制光信号可以通过调制技术来进行信息传输。
在光通信中，常用的调制方式包括振幅调制、频率调制和相位调制等。
二、光电子器件1. 光纤光纤是一种用来传输光信号的导光材料，具有较低的损耗和较大的带宽。
光纤的制备工艺和材料选择对光纤的性能有着重要的影响。
2. 激光器激光器是产生激光的器件，它可以将电能转化为光能，并形成一束集中的光束。
激光器包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器等类型。
3. 光电子器件光电子器件包括光电二极管、光电倍增管、光电探测器等，在光通信、光测量、光探测等领域有着重要的应用。
4. 光电调制器件光电调制器件可以实现对光信号的调制，包括调制器、光电调制器、半导体光调制器等。
5. 光电子器件的集成在光电子器件集成电路中，可以将多种光电子器件集成到同一芯片上，实现多功能和高集成度的光电子系统。
三、光电子技术应用1. 光通信光通信是一种基于光波传输的通信方式，它具有大带宽、低损耗、抗干扰等优点，在长距离通信和高速数据传输中有着重要的应用。
2. 光存储光存储是通过利用激光或其它光源记录和读取信息的技术，包括光盘、DVD、蓝光光盘等媒体。
3. 光测量光测量是利用光进行各种参数的测量，包括光谱分析、光学显微镜、激光雷达等。
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第一章目前的微电子制造技术可以分为四个方面：双极型制造工艺、MOS制造工艺、Bi-CMOS制造工艺和SOI制造工艺。
双极型工艺的优缺点：（1）缺点：双极型工艺过程复杂、成本高、集成度低，在现在的超大规模集成电路中已经很少单独使用。
（2）优点：双极型工艺速度快、较大的电流驱动能力等特点是CMOS 工艺所达不到的。
在某些情况下，作为CMOS工艺的补充，双极型工艺仍然被少量地使用。
双极型三极管：是双极型工艺的典型器件，由两种载流子参与导电，由两个pn结组成，是一种电流控制电流源器件，分为PNP和NPN两种。
PN结隔离分为三种结构：（1）标准下埋集电极三极管（SBC）（2）集电极扩散隔离三极管（CDI）（3）三重扩散三极管（3D）典型的PN结隔离的双极型工艺流程复杂，总的工序一般有40多道（9次光刻，5次隔离）。
MOS场效应晶体管是金属—氧化物—半导体场效应晶体管的简称，它通过改变外加电压产生的电场强度来控制其导电能力。
MOS晶体管是电压控制元件，参与导电的只有一种载流子，因此称其为单极型器件。
MOS晶体管可以分为增强型晶体管与耗尽型晶体管两种。
根据沟道掺杂不同，又可分为N沟道增强型晶体管、P沟道增强型晶体管、N沟道耗尽型晶体管、P沟道耗尽型晶体管。
MOS场效应晶体管利用栅极电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。
P沟道MOS晶体管与N沟道MOS晶体管同时运用到一个集成电路中就构成了CMOS集成电路。
双阱工艺CMOS器件的结构示意图Bi-CMOS技术是一种将CMOS器件和双极型器件集成在同一芯片上的技术。
Bi-CMOS的制作工艺主要分为两大类：（1）低端Bi-CMOS工艺：以CMOS工艺为基础（2）高端Bi-CMOS工艺：以双极型工艺为基础，可进一步分为P阱Bi-CMOS工艺和双阱Bi-CMOS 工艺。
SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘层上覆硅)器件与体硅器件相比，除了具备良好的抗辐射性能还具有以下各项优点：（1）功耗低（2）工作速度快（3）静电电容小，寄生电容小（4）可进一步提高集成电路芯片的集成度、功能和可靠性，能在微功耗、低电压、高温、高压等方面发挥它的优势（5）耐高温环境SOI晶圆结构示意图SOI材料是在绝缘层上生长一层具有一定厚度的单晶硅薄膜的材料。
该材料可实现完全的介质隔离，与有PN结隔离的体硅相比，具有无闩锁、高速度、低功耗、集成度高、耐高温等特点。
SOI材料性能好，成本低，与体硅集成电路工艺完全兼容，它完全可以继承体硅材料与体硅集成电路迄今所取得的巨大成就，还具有自己独特的优势。
光发射器件：光发射的原理一般分为以下几种情况：（1）能带间的跃迁（2）能带杂质能级间的跃迁 （3）施主-受主对的跃迁 （4）激子的跃迁 （5）缺陷中心的局域化能级间的越跃迁 （6）跃迁元素（稀土元素）的多电子能级间的跃迁 LED ：发光二级管光接收器是利用光电转换现象，将光信号转换成电信号的器件。
根据光接收器的原理不同，光接收器可分为光电导器件、光电二极管光电晶体管。
这些光电接收器的工作原理都利用了光电导效应和光生电动势效应，根据光波长和频率响应频率的不同，其使用目的也不同。
根据光生载流子的生成机理不同，光电导器件可分为本证型和掺杂型两种。
光电导器件：利用半导体的光电导效应，将光信号变化转换成电阻变化的器件称为光电导器件。
光波导器件可以分为二维光波导和三维光波导。
光纤是光波导器件的一种。
真空技术：（1）定义：低于1个标准大气压的称为真空。
（2）单位：Pa 1mmHg=1托 1Pn=760托=101325PaBar （巴） 1mbar=100Pa （3）分类：低真空Pa2510~10 中真空Pa 1210~10- 高真空Pa 5110~10-- 超高真空Pa 510-<MBE （分子数外延）工艺：整个生长过程需要在超真空环境下进行，从加热的克努森池中产生的分子束流在一个加热的单晶衬底上反应形成晶体。
MBE 工艺优点（1）生长速率低 （2）生长温度低 （3）可以通过掩膜的方法对材料进行三维的控制生长 （4）可以在生长的整个前后过程对外延层进行在位测量和分析 （5）自动化控制MOCVD 工艺的优点（1）可以通过精确控制气态源的流量和通断时间来控制外延层的组分、掺杂浓度、厚度等。
可以用于生长薄层和超薄层材料 （2）生长速度快，使用于批量生产 （3）使用较灵活 （4）对真空度要求较低，反应室的结构较简单 氧化（1）干氧氧化（22SiO O Si →+）：致密性好，氧化速度慢，质量好（2）湿氧氧化（2222H SiO O H Si +→+）:致密性差，氧化速度快，质量差刻蚀（1）干法刻蚀：工艺灵活、刻蚀精度和可复制性好，但工艺复杂（2）湿法刻蚀：工艺和设备较简单、刻蚀速度快、生产效率高、应用比较广泛，但工艺很难控制 光刻步骤：基片准备、涂胶、前烘、曝光、显影、后烘RTA ：rapid thermal anneal 快速热退火：在1000℃以上处理几秒钟。
微电子与光电子集成技术分为单片集成和混合集成 第二章 代表 Eg(eV) 晶体类型 禁带类型 一代 Si 1.12 金刚石 间接带隙二代 GaAs 1.43闪锌矿直接带隙三代 GaN3.3纤锌矿直接带隙电致发光方式是由电场（电流）激发载流子，将电能直接转变为光能的过程，也称为场致发光。
电致发光分为辐射跃迁和无辐射跃迁。
电子在从高能级向低能级跃迁的过程中，必然释放出一定的能量。
如果以发射光子的形式释放，则这种跃迁称为辐射跃迁；反之，没有辐射光子的跃迁就称为无辐射跃迁。
内量子效率空穴对数单位时间内注入的电子数单位时间内产生的光子内-=η 外量子效率空穴对数单位时间内注入的电子外部的光子数单位时间内发射到器件外-=η能级E 2与E 1之间的基本跃迁过程（a ）自发辐射（b) 受激吸收（c）受激辐射Laser-light Amphfiation by stimulated Emission of Radiation 受激发射的光放大半导体发光二极管特点（1）无阀值特性，在很低电流下就可以实现有效发光（2）P-I特性好，容易进行信号调制（3）热稳定性好，输出功率随温度的变化较小（4）工作寿命长，可靠性高（5）光谱线很宽PN双异质结二极管在正向偏置电压下禁带结构和载流子浓度分布情况提高硅发光的方法：多孔硅、掺入稀土元素、SiGe 超晶格和纳米硅多孔硅LED集成电路器件结构激光产生（半导体激光器产生相干辐射）条件：产生激光的物质、粒子数反转分布、谐振腔。
异质结激光器分为单异质结和双异质结，双异质结的作用是在垂直于结平面的方向（横向）上有效地限制载流子和光子。
DFB-LD分布反馈激光器Intel公司于2005年1月成功研制出了全硅拉曼激光器垂直腔面发射激光器（VCSEL）特点：极短的腔和反射镜极高的反射率Distributed Bragg Reflectors，DBR：分布布拉格反射镜VCSEL的结构图（面发射型）上Bragg下Bragg衬底设计高性能的VCSEL的关键（1）材料的增益谱峰值波长、DBR的高反射谱中心波长和谐振腔的谐振波长三者要完全符合设计长度（2）DBR高反射（3）降低串联电阻（4）优化器件结构和尺寸，以限制电流和光场的分布DBR概念：指具有高折射率和低折射率的两种材料交替生长在一起的多层的介质膜，两种介质折射率差越大越好，层数越多反射率越好DBR材料（1）半导体：导电、折射率差小、层多，易产生势垒、阻碍载流子运动（2）绝缘体：不同介质之间的折射率差较大，所需要的DBR反射镜对数越少；无法用统一的工艺来完成，只能通过后续工艺集成在一起DBR厚度计算：ndr4λ=（λ中心波长n折射率）几种能对光子或电子进行横向限制的VCSEL结构刻蚀空气柱型离子注入行再生长型选择氧化型第三章光电探测器是指将入射光能量转化为电信号的一类光电子器件光电效应有内外之分，外光电效应发生在表面，光激发的电子离开表面(与电子亲和能、功函数相关)。
内光电效应发生在内部，光激发的载流子仍在材料内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 媒质中光子的速度为0c cn=cλν=光子的能量0hc hcE h νλλ===光吸收极限简单的表达式：001240g ghc E E λ==式中，Eg 为半导体材料禁带宽度，若Eg 的单位为eV （电子伏），则相应的波长单位为nm 。
光强在半导体中呈指数衰减吸收系数a=a （λ）是波长的函数，它强烈依赖于波长，当入射光波长小于0λ时，吸收系数随波长的减小而迅速增大 内量子效率-=η内产生的电子空穴对个数入射的光子数外量子效率=(1-R )d f e αηη-外内响应度I R=P根据光电探测器结构的不同，光电探测器可以分为4种：即pn 结光电探测器、PIN 光电探测器、APD 雪崩光电二极管及金属－半导体－金属MSM 光电探测器MSM 结构简单，制造工艺和微电子工艺兼容，便于和场效应管电子器件集成实现OEIC 光电子集成回路PIN 基本结构异质结PIN雪崩光电二极管是一种具有内部增益、能将探测到的光电流进行放大的有源器件APD 的工作原理为雪崩电离效应，即在n ＋p 结附近有一高电场，光生电子和空穴在该区中被加速，获得很高的能量。
如果载流子能量足够大则它将会去碰撞晶格原子，使束缚的电子电离，从而在导带和价带产生一对电子－空穴对。
因碰撞产生的载流子也会被加速并继续去碰撞其他晶格原子，进一步产生电子－空穴对。
雪崩电离示意图所示，在PIN 的吸收区i 层和n 层之内光电效应探测器 光电导型光伏型体电导元件pn 结光电二极管（pn 结）p-i-n 光电二极管（p-i-n ）APD 雪崩光电二极管(APD)肖特基势垒光电二极管（MSM 叉指）硅光电池单晶p-n 结太阳能电池间插入了一薄层P 型层，形成n ＋pIp +结构，这一新加入的P 型层是一雪崩区MSM 是一种平面结构结构简单拥有相互错开的电极 结构简单易于制作且成品率高，寄生电容低工作速度 可以达到很高GaN 光电探测器：GaN 基紫外光电探测器的光响应波长是200～360 nm 的紫外波段GaN 为宽直接带隙半导体材料（室温禁带宽度约3.4 eV ），其物理、化学性质稳定，具有高的击穿场强， 高的热导率。
GaN 基三无合金AlxGa1-xN ，随着Al 组 分的变化带隙在3.4~6.2eV 之间连续变化，带隙变化 对应的波长范围为200~365nm ，覆盖了大气臭氧层吸 收光谱区（230~280nm ）是制作太阳盲区紫外光电探 测器的理想材料之一GaN 光电导型探测器的最大缺点是光电导的持续性，即光生载流子不会随入射光的消失而立刻消失，此效应增加 了光响应时间降低了探测器工作速率随着信息技术的不断进步，对于光信息存储、光数据 传输等应用，需要有大量低成本的光电集成电路（OEIC ）投入使用。