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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