发光物理基础 固体光跃迁过程PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 光和固体组成的体系 1

1.2 体系状态随时间的变化——辐射跃迁 3

第2章 固体的能量状态 8

2.1 绝热近似下固体能量状态的描述 9

2.2 理想晶体的电子态 12

2.2.1 独立电子近似下多电子体系的状态 12

2.2.2 理想晶体的单电子态 14

2.2.3 激子和其他元激发 16

2.3 晶体中的杂质和缺陷电子态 21

2.3.1 浅杂质态 22

2.3.2 紧束缚杂质态 24

2.3.3 等电子杂质中心 26

2.3.4 结构缺陷的电子态 27

2.3.5 束缚激子 28

2.3.6 杂质浓度的影响 28

2.4 晶格振动与声子 29

2.4.1 简谐近似和正则振动模 29

2.4.2 晶格振动的量子化 31

2.4.3 声子的热平衡 32

2.4.4 电子-声子相互作用 33

第3章 理想晶体带间光跃迁 35

3.1 直接跃迁的速率和选择定则 35

3.2 带间直接跃迁光吸收与吸收系数 41

3.3 吸收光谱的结构特征 45

3.3.1 联合态密度和临界点 46

3.3.2 直接带材料的光学吸收边和带隙 50

3.4 带间间接光跃迁 51

3.4.1 间接跃迁的量子理论 52

3.4.2 间接带材料的吸收边 59

3.5 带间光发射跃迁 62

3.5.1 带间直接跃迁导致的光发射 63

3.5.2 带间间接复合 67

3.5.3 自吸收的影响 68

3.5.4 无辐射复合-俄歇复合 69

3.6 激子的光跃迁 70

3.6.1 带边吸收光谱的精细结构与激子跃迁 70

3.6.2 自由激子的光发射跃迁 73

3.7 高激发密度下的发光 74

3.7.1 激子分子的发光 74

3.7.2 电子-空穴液滴的发光 76

第4章 晶体中杂质中心的光跃迁 79

4.1 杂质中心内的光跃迁 79

4.1.1 静态环境中的稀土离子 80

4.1.2 静态环境中的过渡金属离子 86

4.2 杂质能级与能带间的光跃迁 91

4.2.1 浅杂质中心的光吸收 92

4.2.2 浅杂质中心的光发射 95

4.2.3 高杂质浓度材料的光跃迁现象 96

4.2.4 通过深陷阱的光跃迁 97

4.3 等电子中心与束缚激子的光跃迁 98

4.3.1 GaP中N等电子中心的发光 98

4.3.2 等电子中心NN对的发光 100

4.3.3 束缚激子的光跃迁 102

4.3.4 束缚激子发光的双电子跃迁 103

4.4 施主-受主对发光 105

4.4.1 施主-受主对发光的基本特点 105

4.4.2 浅施主-受主对复合发光及其特征 108

4.4.3 深施主-受主对发光 109

第5章 局域中心光跃迁中的电声子耦合问题 112

5.1 线宽和线形 112

5.1.1 能级寿命与光谱线的线型和线宽 112

5.1.2 谱线的宽化：均匀宽化与非均匀宽化 114

5.2 声子协同的光跃迁——位形坐标模型和夫兰克-康登原理 121

5.2.1 位形坐标模型 121

5.2.2 夫兰克-康登（Franck-Condon）原理 122

5.2.3 平衡位形与电子态的关系 125

5.3 单频近似理论 127

5.3.1 单频近似下的位形坐标模型 127

5.3.2 光吸收和光发射 128

5.3.3 Manneback递推公式 130

5.3.4 Wp的性质 132

5.3.5 Wp的解析表示式 134

5.4 无辐射跃迁和荧光的温度猝灭 137

5.4.1 无辐射跃迁 137

5.4.2 温度猝灭 140

第6章 光学激发在固体中的迁移：能量传输现象 143

6.1 借助辐射的能量传递 144

6.2 非辐射共振能量传递 145

6.2.1 共振能量传递的基本表达式 145

6.2.2 中心间的电偶极矩相互作用导致的能量传递 148

6.3 声子协助能量传递的单频近似理论 155

6.3.1 大能量失配中心间的能量传递（位形坐标模型） 155

6.3.2 小能量失配中心间的能量传递 158

6.4 借助载子输运能量 164

第7章 激发态过程的动力学 168

7.1 阶跃式激发下孤立中心系发光随时间的增长和衰减 169

7.1.1 二能级中心系 170

7.1.2 三能级中心系 172

7.1.3 多类中心混合体系的荧光非指数衰减 175

7.2 存在能量传递时的荧光衰减动力学 176

7.2.1 弱激发条件下的微观荧光动力学方程 177

7.2.2 供体的荧光衰减规律 178

7.2.3 受体发光随时间的演变 184

7.3 荧光动力学中的响应函数与转移函数 184

7.3.1 线性系统的响应函数和转移函数 184

7.3.2 利用荧光转移函数分析复杂荧光过程 186

7.4 复合发光衰减动力学 189

7.4.1 存在电子陷阱时的荧光动力学 190

7.4.2 空穴的迁移 193

7.4.3 存在热平衡载子的情形 197

7.5 热释光和光释光 199

7.5.1 热释光 200

7.5.2 光释光 206

第8章 多光子过程与集体现象 208

8.1 上转换与量子剪裁 208

8.1.1 孤立中心系的上转换发光 208

8.1.2 借助能量传递的上转换发光 211

8.1.3 量子剪裁 215

8.2 相互耦合的杂质离子对：能级与光谱 217

8.2.1 合作跃迁过程 217

8.2.2 交换相互作用耦合的杂质离子对 220

附录A 电磁辐射场的量子化 223

附录B 爱因斯坦的辐射跃迁唯象理论 233

附录C 量子跃迁理论 237

附录D 有效质量近似 249

附录E 常用物理常数表 253

参考文献 255

索引 256