量子点纳米光子学及应用 [Nanophotonics and Applications of Quantum Dots] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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程成，程潇羽 著

图书标签:

• 量子点
• 纳米光子学
• 光子学
• 纳米材料
• 半导体
• 发光材料
• 生物成像
• 太阳能电池
• 量子计算
• 纳米技术

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030503787

版次：1

商品编码：12161628

包装：平装

外文名称：Nanophotonics and Applications of Quantum Dots

开本：16开

出版时间：2017-03-01

用纸：胶版纸

页数：378

字数：477000

正文语种：中文

内容简介

　　纳米光子学是研究纳米尺度光与物质相互作用的一门科学和技术，是近年来发展迅速的一个热门前沿领域。《量子点纳米光子学及应用》主要内容包括：量子点的基本概念和纳米光子学的基础理论；量子点的能级结构；量子点的制备和表征；量子点光谱；量子点的温度特性；光纤中的光传输；量子点光纤和光纤放大器；量子点光纤激光器；纳米光子学研究的几个热点领域及进展，如量子点太阳能电池、硅量子点、表面等离子激元光子学、单个等离子激元纳米粒子的光学特征、表面增强拉曼散射热点的超分辨成像等。
　　《量子点纳米光子学及应用》可供纳米光子学及其应用领域的科技工作者参考，也可供光学、光学工程、纳米材料、通信和电子信息等专业的研究生阅读或作为教材使用。

内页插图

目录

序
前言
第1章 量子点概述
1．1 量子阱、量子线和量子点
1．2 量子效应
1．2．1 量子尺寸效应
1．2．2 表面效应
1．2．3 宏观量子隧道效应
1．2．4 库仑阻塞效应
1．3 量子点的类型和结构
1．3．1 量子点的类型
1．3．2 量子点的结构
1．4 量子点的应用
1．4．1 量子点光电子器件
1．4．2 量子点太阳能电池
1．4．3 量子点在生命科学中的应用
1．4．4 量子点研究的展望
参考文献

第2章 量子点纳米光子学基础
2．1 光子和电子
2．2 激子
2．3 传播和约束
2．3．1 自由空间中的传播
2．3．2 光子和电子的约束
2．4 隧道效应
2．5 周期势场下的约束：带隙
2．6 纳米级能量转移
2．6．1 高浓度掺杂时的能量转移
2．6．2 瞬逝波
2．6．3 荧光共振能量转移
参考文献

第3章 量子点的能级结构
3．1 量子电子态
3．1．1 势阱中的粒子
3．1．2 球对称势阱中的粒子
3．1．3 库仑势中的电子
3．1．4 周期势中的粒子
3．1．5 晶体中的电子
3．1．6 准粒子电子、空穴和激子
3．2 有效质量近似
3．2．1 弱约束情形
3．2．2 强约束情形
3．2．3 中等约束情形
3．3 表面极化效应
3．4 紧束缚近似
3．5 经验赝势法
参考文献

第4章 量子点的制备和表征
4．1 量子点制备
4．1．1 分子束外延生长
4．1．2 金属有机化学气相沉积法
4．1．3 脉冲激光沉积法
4．1．4 纳米化学法
4．1．5 高温熔融法
4．2 实验室量子点光纤制备
4．2．1 光纤纤芯本底材料的选择
4．2．2 量子点胶体的制备
4．2．3 空芯光纤灌装方法探索
4．2．4 量子点玻璃光纤（空气包层）的制备
4．3 量子点的表征
4．3．1 X射线
4．3．2 电子显微镜
4．3．3 扫描探针显微镜
4．3．4 激光粒度仪
4．3．5 吸收-辐射光谱
……

第5章 量子点光谱
第6章 量子点的温度特征
第7章 光纤中的光传输
第8章 量子电光纤和光纤放大器
第9章 量子点光激光器
第10章 纳米光子学若干热点及进展
附录1 本书主要物理量符号对照表
附录2 希腊字母符号对照表

前言/序言

　　纳米光子学是纳米科技的一个重要分支和前沿领域，近年来的研究相当活跃。纳米光子学的含义非常广泛，作为一门新兴的交叉学科，它本身仍处于不断的发展当中，其内涵和外延都在深化或扩展。因此，要确切划出纳米光子学的范畴是非常困难的。一般而言，纳米光子学应当包括纳米粒子的光学行为、光与物质纳尺度的相互作用、光子的纳尺度操作等。纳米光子学研究的角度侧重于光的粒子性，研究的基本方法结合了经典的麦克斯韦电磁场理论和量子力学的薛定谔方程，涉及的材料可以是纳尺度的半导体、金属、有机和无机分子等。限于篇幅，本书主要关注半导体纳米晶体量子点的光学行为以及由此产生的一些具有独特特性的光电子器件的应用，少量涉及近年来发展迅速的等离子激元光子学、量子点太阳能电池等内容。对于近场光学、超快光信息处理和生物纳米光子学等则没有涉及，尽管它们同样熠熠生辉，令人神往。
　　本书在我们之前出版的《纳米光子学及器件》基础上编写而成，并根据最近几年来研究工作的进展情况以及该领域的发展趋势作了适当增删。在量子点发光机理方面，增加了荧光谱展宽、荧光寿命以及量子点的吸收与折射率色散关系的研究等；在量子点光电子器件方面，增加了最近实现的量子点通信光纤放大器和温度传感器；在量子点制备方面，增加了发展前景广阔的无毒硅量子点的制备及应用；在表面等离子激元光子学方面，增加了基本原理、单个等离子激元纳米粒子的光学特征、表面增强拉曼散射热点的超分辨成像等。此外，改写和删除一些略显陈旧的内容，保留必要的理论准备和基础知识，以便于阅读。
　　本书适合于光学／光学工程、物理、纳米材料、通信和电子信息等专业的读者阅读。本书部分章节曾用做硕士研究生的讲义，在光学／光学工程的必修课或选修课中使用。我们期望借此能引起读者的兴趣，引导读者顺利打开量子点纳米光子学的大门，跨过门槛，掌握要领，漫步其中。同时，期望本书能成为一本比较系统、循序渐进、内容独特的专门性书籍，给广大读者提供参考。
　　对先后参与本书原稿整理并做了部分实验的研究生赵志远、簿建凤、吴兹起、崔学伟、王国栋、吴昌斌和吴宜强等表示感谢。对仔细阅读了本书初稿、提出修改意见并欣然执笔作序的童利民教授表示感谢。近两年中由于专心撰稿而无法陪伴我的妻子张洪英女士，谨此奉献。

好的，这是一本关于表面等离激元学及先进光学器件的图书简介： --- 表面等离激元学及先进光学器件 作者： [在此处填写作者姓名] ISBN： [在此处填写ISBN] 定价： [在此处填写定价] 内容简介 《表面等离激元学及先进光学器件》是一本全面而深入探讨表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）物理基础、调控技术及其在下一代光电子和传感技术中应用的专著。本书旨在为物理学、材料科学、电子工程及光学工程等领域的科研人员、研究生和高级技术工程师提供一个坚实的理论框架和丰富的应用实例。 在信息技术飞速发展的今天，传统光学元件的尺寸受限于衍射极限，已成为信息处理和器件集成的瓶颈。表面等离激元作为一种在金属-介质界面上传播的、具有亚波长尺度的电磁场局域激发态，为突破这一限制提供了革命性的途径。本书系统地梳理了从基础理论到前沿器件实现的完整链条。 第一部分：表面等离激元的基础理论 本书伊始，聚焦于SPPs的物理本质及其数学描述。我们首先回顾了经典电磁理论在描述金属光学响应中的关键概念，如德鲁德模型和洛伦兹模型，用以精确刻画自由电子在交变电场下的集体振荡行为。随后，重点深入讲解了表面等离激元极化子（SPPs）的产生机理，包括其色散关系（Dispersion Relation）的推导、传播常数与衰减长度的分析。 读者将详细了解如何通过傅里叶变换光谱技术和棱镜耦合技术（如Kretschmann配置）在实验中激发和探测SPPs。此外，本书还阐述了局域表面等离激元（Localized Surface Plasmons, LSPs）的概念，特别是纳米金属颗粒中LSPs的共振特性、局域场增强效应及其与材料尺寸、形状和环境折射率的依赖关系。对这些基础理论的深入理解，是设计和优化等离激元器件的前提。 第二部分：等离激元调控与结构设计 要实现功能化的等离激元器件，关键在于精确控制SPPs的传播、聚焦和耦合。本部分详细介绍了多种先进的结构设计策略和激发技术： 1. 结构化激励与耦合： 详细讨论了光栅（Gratings）、纳米孔阵列（Nanopore Arrays）和纳米结构阵列（Nanostructure Arrays）如何高效地将自由空间光耦合到SPP模式中。着重分析了结构周期性对耦合效率和SPP模式选择性的影响。 2. 等离激元波导与传输： 介绍了基于金属纳米线、纳米缝隙（Gap Plasmonics）和复合结构（如金属-介质-金属，MIM）的SPP波导。探讨了如何利用这些波导实现光信号的亚波长传输和弯曲传输，以及克服金属损耗的策略，例如使用高折射率介质包层或超材料结构来延长SPP的传播距离。 3. 超表面（Metasurfaces）与相位调控： 聚焦于二维的超材料结构——等离激元超表面。通过精确设计亚波长单元结构（如钯片天线、纳米偶极子），实现对反射光或透射光的相位、振幅和偏振态的独立、任意控制。这部分内容将详细解析Generalized Snell’s Law在等离激元超表面设计中的应用，及其在实现超薄、平面化光学元件（如超透镜、偏振片）中的潜力。 第三部分：先进等离激元光学器件应用 本书的第三部分将理论与工程实践紧密结合，展示了表面等离激元在多个关键技术领域的突破性应用： 1. 高灵敏度传感技术： 等离激元共振峰对周围介质折射率的变化极其敏感，使其成为生物和化学传感的理想平台。本书深入分析了基于表面等离激元共振（SPR）传感器的工作原理，对比了强度、相位和偏振模式SPR传感器的优劣。同时，探讨了利用LSPs增强的表面增强拉曼散射（SERS）在痕量物质检测中的应用，并详细介绍了如何优化纳米结构以实现最高的“热点”密度和增强因子。 2. 光电调制与开关： 介绍了如何利用电场、热场或光场响应的材料（如电致变色材料、相变材料或半导体材料）与SPP结构集成，实现高速、低功耗的光学调制器和开关。着重讨论了等离激元-载流子相互作用在光电器件设计中的作用。 3. 等离激元增强的光学器件： 探讨了如何利用等离激元限制效应来提升传统光学器件的性能。这包括等离激元增强的吸收体、高效率光电探测器中光吸收区域的扩展，以及低阈值、高光效的表面等离激元激光器（Spaser）的设计与挑战。 4. 等离激元计算与信息处理： 展望了利用SPPs实现片上光互连和光逻辑门的前景。通过等离激元非线性效应或耦合结构，探究实现超快光信号处理和集成光子计算的可能性。 总结与展望 《表面等离激元学及先进光学器件》不仅是理论的梳理，更是对未来光电子技术发展方向的深刻洞察。本书强调了跨学科交叉的重要性，鼓励读者将扎实的物理学基础与创新的材料工程和器件设计相结合。通过对SPPs这一亚波长光子学范式的全面阐述，本书旨在激发读者在纳米尺度光物质相互作用领域进行更深入的研究与探索，为实现下一代高集成度、高速度、低能耗的光电子系统奠定坚实的基础。 目标读者： 物理学、光学工程、材料科学、微电子学等领域的研究生、博士后、青年教师及相关行业的工程师。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些能够“玩转”光线的技术感到着迷，而《量子点纳米光子学及应用》恰恰满足了我这份好奇。书中对于“超材料”和“近场光学”的介绍，让我看到了人类在控制光传播方向和强度上所能达到的精妙程度。当这些概念与量子点结合时，那种化学反应般的奇妙效果更是让人惊叹。我尤其对书中关于量子点在光学显微成像中的应用感到兴奋，想象一下，利用这些微小的发光粒子，我们能够以前所未有的分辨率观察到细胞内部的结构，那将是多么激动人心的突破！此外，书中对于量子点在信息存储和量子通信领域的探索，也让我窥见了未来科技的无限可能。虽然我不是物理学家，但作者巧妙地将复杂的物理原理转化为易于理解的描述，让我能够跟上思路，感受到科学的魅力。这本书就像一个窗口，让我得以一窥纳米光子学这个前沿领域的广阔天地。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述方式极其严谨，仿佛一位经验丰富的导师在循循善诱。在阅读过程中，我深刻体会到了量子点在纳米尺度下所展现出的非凡光学特性，尤其是它们的高荧光量子产率和可调谐性，这对于开发新一代的光电器件无疑提供了坚实的基础。书中有专门的章节深入探讨了量子点在LED、激光器以及太阳能电池中的应用，这些案例分析详实，数据翔实，让我对这些前沿技术有了更为清晰的认识。作者对于不同类型量子点（如II-VI族、III-V族以及碳基量子点）的合成方法和性能差异的对比分析，也极具参考价值。尤其令我印象深刻的是，书中对量子点稳定性问题以及如何提高其在苛刻环境下的性能的讨论，这触及了实际应用中的关键挑战，也展现了科研人员的不懈努力。虽然某些技术细节的阐述非常深入，需要一定的物理和化学基础，但整体逻辑清晰，章节之间的过渡自然，使得整个阅读过程虽然充满挑战，但却充满了收获的喜悦。

评分☆☆☆☆☆

读完《量子点纳米光子学及应用》，我仿佛经历了一场光与物质的奇妙旅行。书中最让我着迷的部分是关于量子点在显示技术中的应用，以及它们如何能够实现比传统LED更广阔的色域和更低的能耗。作者在书中详细地阐述了量子点材料的制备工艺、性能表征以及如何将其集成到实际器件中，这些过程的描述都非常细致，让我能够理解从实验室研究到工业生产的每一个环节。另外，书中关于量子点在生物医学领域的应用，例如作为荧光探针用于疾病诊断和靶向治疗，更是让我看到了这项技术在改善人类健康方面的巨大潜力。虽然有些章节涉及的量子化学和固态物理知识我需要花些时间去理解，但书中清晰的脉络和丰富的案例，让我即使在遇到难点时，也能保持阅读的兴趣和动力。这本书不仅知识量大，而且充满了前瞻性，让我对未来科技发展充满了好奇与期待。

评分☆☆☆☆☆

对于任何对光学和材料科学交叉领域感兴趣的读者来说，这本书都将是一次非常充实的学习体验。它不仅仅是简单地罗列了量子点的特性，而是深入剖析了量子点如何与纳米结构相互作用，从而产生出更加复杂和强大的光子学功能。书中对“表面等离激元共振”与量子点耦合的研究，让我看到了提升光与物质相互作用效率的另一种途径，这在光催化和传感等领域具有巨大的应用潜力。我特别喜欢书中对不同纳米器件结构的设计原理以及它们如何影响量子点的发光效率和光谱特性的分析，这充分体现了工程学和基础科学的紧密结合。虽然书中某些章节涉及到量子力学和电磁学的高级理论，对于非专业人士来说可能需要借助其他资料，但作者通过大量的图表和实验数据，为理解这些概念提供了有力的支撑。这本书的深度和广度都相当惊人，是一部值得反复推敲的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本《量子点纳米光子学及应用》真是让我耳目一新，虽然我并非该领域的专家，但书中的许多概念和应用都极具启发性。比如，书中反复提及的“光子晶体”是如何巧妙地操纵光传播路径的，以及它们在通信和传感领域的潜在价值，这些都让我对光的本质有了更深的理解。尤其是关于量子点本身，从它们独特的量子限制效应到如何通过调控尺寸和组分来改变发光颜色，这一系列过程被阐述得相当细致，让我仿佛看到了一个微观世界的奇妙景象。书中对各种纳米结构与量子点结合后产生的协同效应的讨论，更是拓展了我对“纳米”与“光子”联姻可能性的想象。尽管一些高级的理论公式我可能无法完全消化，但作者通过生动的比喻和图示，成功地架起了我与复杂科学知识之间的桥梁。我特别欣赏书中对于未来发展趋势的展望，例如在生物成像和量子计算中的应用前景，这些都让我对接下来的科技发展充满了期待。总的来说，这本书虽然专业性很强，但其科普性也做得相当到位，是一本值得反复研读，从中汲取灵感的读物。

评分☆☆☆☆☆

比较全面的，专业性比较强

评分☆☆☆☆☆

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比较全面的，专业性比较强

评分☆☆☆☆☆

挺好的

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评分☆☆☆☆☆

专业书籍，应该适合研究生等相关的研究人员看的。不错。

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