2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体物理绪论

半导体物理绪论 半导体物理绪论 1. 内容 第2-17章：半导体线性光学. 第18-23章：半导体非线性光学. 包括第3版第17章： 腔极化激元 光子晶体. 包括第3版第27章: 半导体布鲁赫方程. 2. 基本任务 研究在半导体中(或界面处)光传播的基本规律以及光产生和湮灭机制，提供半导体中各类(准)粒子的物理性质. 3.研究体系 ▲宏观：电磁波与介质相互作用系统(界面上光反射、透射以及体内偏振、 △ (自由或束缚)电子 空穴. △声子极化激元. 偏振、吸收或放大等.) ▲微观： ●晶格振动 △原子链 (经典) 声子(量子) . ●载流子 △ (自由 束缚 局域)激子. △低维系统(量子点、量子线、量子 △3D系统 (体材料). ▲维度 △电子-空穴等离子振子. △双激子. △激子极化激元. ﹡ ●磁子. △外场 (应力、磁场、电场)中激子. 阱和超晶格) . 4.光谱 △线性响应函数： 介电函数 折射率 △反射谱、透射谱、吸收谱、发光谱. 单面(非耦合振子)反射谱 激子 △时间谱 3. 本书中数学尽可能简化,侧重物理意义的理解. 第2章 麦克斯韦方程和光子 2.1 麦克斯韦方程 其中 符号说明： 相对介电常数 磁化强度 传导电流密度 极化强度 自由电荷密度 电场强度 电位移 真空介电常数 磁场强度 磁感应强度 位移电流密度 Laplace算符. （Napla算符） 真空磁导率 相对磁导率 物理意义： 极化率 磁化率 电导率 2.2 真空中电磁辐射 ▲波动方程 是 的源. 无源. 变化磁场感应涡旋出电场. 传导电流和位移电流产生磁场. 其中 为振幅, f为任意函数（其二 ▲方程解 阶函数存在), 为波矢, 为波数, 为真空中波长, 角频率,并且 为 最简单形式为 ▲相速度 群速度 真空中 ▲横波 根据 和 可得 根据 可得 动量密度 能流密度 在真空与各向同性介质中, 光强度 真空中 都是横波. 一般取相对值 $$