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第1章 光谱学和光谱仪器的发展概况1

1.1 引言1

1.2 光谱学及其发展一瞥2

1.3 光谱学仪器及测量方法发展简述9

1.4 小结14

参考文献14

第2章 半导体中的光学过程15

2.1 引言15

2.2 半导体的基本光学参数15

2.2.1 折射率和吸收系数15

2.2.2 反射系数和透射系数18

2.3 半导体中的光吸收19

2.3.1 带间本征跃迁光吸收20

2.3.2 其他类型光吸收23

2.4 半导体的发光26

2.4.1 辐射复合与非辐射复合26

2.4.2 自发辐射与受激辐射32

2.4.3 发光效率34

2.5 半导体中的光散射35

2.5.1 半导体中的光散射解释35

2.5.2 拉曼散射与拉曼光谱36

2.5.3 布里渊散射37

2.6 小结38

参考文献39

第3章 半导体研究中的光谱测试需求40

3.1 引言40

3.2 半导体材料研究中的光谱测试需求40

3.3 半导体器件研究中的光谱测试需求43

3.4 应用研究中的光谱测试需求46

3.5 小结48

参考文献49

第4章 分光光谱仪的组成部件及测量系统50

4.1 引言50

4.2 分光元件50

4.2.1 棱镜分光元件及光学材料的特性50

4.2.2 光栅分光元件及其主要参数54

4.2.3 其他类型的分光元件59

4.3 光源60

4.3.1 热光源61

4.3.2 气体放电光源64

4.3.3 同步辐射光源与自由电子激光器70

4.3.4 激光光源72

4.4 光电探测器82

4.4.1 热辐射型探测器84

4.4.2 量子型探测器87

4.4.3 阵列型探测器93

4.5 电子学部件及计算机95

4.6 样品的冷却及温度控制装置101

4.7 基于分光光谱仪的测量系统实例105

4.8 小结107

参考文献107

第5章 傅里叶变换光谱仪及其组成部件和测量系统109

5.1 引言109

5.2 迈克耳孙干涉仪与傅里叶变换光谱仪109

5.3 傅里叶变换光谱仪的主要部件119

5.3.1 分束器119

5.3.2 光源121

5.3.3 光电探测器123

5.3.4 分束器、光源及光电探测器的组合搭配及外光路配置129

5.4 电子学部件、计算机及样品冷却装置132

5.5 小结132

参考文献133

第6章 透射、吸收与反射光谱测量方法及实例134

6.1 引言134

6.2 基于分光光谱仪的透射、吸收与反射光谱测量系统134

6.3 分光法测量实例139

6.4 基于傅里叶变换光谱仪的透射、吸收与反射光谱测量系统141

6.5 傅里叶变换测量方法及实例146

6.6 小结157

参考文献158

第7章 光电光谱测量方法及实例160

7.1 引言160

7.2 基于分光光谱仪的光电光谱测量系统161

7.3 分光法光电光谱测量实例163

7.4 基于傅里叶变换光谱仪的光电光谱测量系统168

7.5 傅里叶变换光电光谱测量实例170

7.6 宽光谱范围光电响应光谱的校正174

7.7 小结184

参考文献184

第8章 发射光谱测量方法、实例及综合测量系统186

8.1 引言186

8.2 基于分光光谱仪的发射光谱测量系统186

8.3 分光法发射光谱测量实例192

8.4 基于傅里叶变换光谱仪的发射光谱测量系统及测量实例203

8.5 傅里叶变换光谱综合测量系统的配置及实例233

8.6 宽波数范围发射光谱的强度校正238

8.7 小结244

参考文献245

第9章 拉曼光谱测量方法及实例248

9.1 引言248

9.2 拉曼光谱原理及应用对象248

9.3 测试方法及仪器要求250

9.4 测试实例及限制因素254

9.4.1 利用拉曼光谱测试半导体材料组分254

9.4.2 利用拉曼光谱测试半导体材料应力情况257

9.4.3 利用拉曼光谱测试半导体材料掺杂情况261

9.4.4 利用拉曼光谱测试半导体多层材料结构263

9.5 小结264

参考文献264

第10章 微区及扫描成像光谱测量方法及实例266

10.1 引言266

10.2 微区及扫描成像光谱应用对象266

10.3 测试方法及仪器要求267

10.4 测试实例及限制因素269

10.4.1 微区光致发光谱269

10.4.2 微区光致发光谱与显微X射线衍射的联用270

10.4.3 微区拉曼光谱271

10.4.4 扫描成像光致发光谱273

10.4.5 扫描成像拉曼光谱275

10.4.6 扫描成像电致发光谱277

10.4.7 扫描成像时间分辨光致发光谱278

10.5 小结279

参考文献279

第11章 时间分辨光谱测量方法及实例281

11.1 引言281

11.2 时间分辨光谱的基本原理282

11.3 基于时间相关单光子计数法的时间分辨光谱测量系统287

11.3.1 系统结构与工作过程287

11.3.2 仪器考虑和限制因素288

11.4 基于泵浦－探测法的时间分辨光谱测量系统289

11.4.1 系统结构与工作过程289

11.4.2 仪器考虑和限制因素293

11.5 基于条纹相机法的时间分辨光谱测量系统294

11.5.1 系统结构与工作过程294

11.5.2 仪器考虑和限制因素297

11.6 半导体时间分辨光谱测试实例298

11.6.1 InxGa1-xN/GaN多量子阱材料的光学性质研究298

11.6.2 InMnAs铁磁薄膜中的载流子弛豫时间研究301

11.6.3 光子晶体纳米腔激光器的超快光谱测试304

11.7 小结306

参考文献306

第12章 调制光谱测量方法及实例308

12.1 引言308

12.2 光调制反射光谱的测量原理309

12.3 光调制反射光谱的测试系统搭建312

12.3.1 基于光栅光谱仪的光调制反射光谱测试系统312

12.3.2 基于FTIR光谱仪的光调制反射光谱测试系统313

12.3.3 仪器考虑与限制因素314

12.4 半导体光调制反射光谱应用实例316

12.4.1 GaAs1-xSbx单层薄膜材料的禁带宽度316

12.4.2 GaSb基中红外波段II型量子阱的能级结构318

12.4.3 GexSn1-x薄膜的直接跃迁特性321

12.5 小结325

参考文献325

结束语327

汉英对照索引328

《半导体科学与技术丛书》已出版书目333