光與固體相互作用引起的固體在不同電子態間的躍遷，以及相關電子激發態的弛豫和能量傳輸等過程，是固體各種發光、雷射、光電轉換等現象的物理基礎。《發光物理基礎(固體光躍遷過程)》由樓立人、尹民、李清庭編著，圍繞這一問題，從微觀過程到巨觀現象，作了系統的討論。在簡要回顧固體的各種能量狀態(第2章)後，首先分別討論各種基本躍遷過程，包括帶間光躍遷(第3章)，雜質中心光躍遷(第4章)，電一聲子相互作用(第5章)和光學激發在固體中的遷移(第6章)。然後，討論不同微觀元過程同時發生、互相競爭導致的固體狀態以及巨觀光物性隨時間的演變(第7章)。最後，作為高階過程的例子，在第8章討論了多光子過程與集體現象。 《發光物理基礎(固體光躍遷過程)》可作為高等院校固體光學、發光學和其他光電子科學等專業研究生和高年級本科生課程的教科書，也可供對相關專業有興趣的研究人員參考。
基本介紹
- 外文名：Fundamentals of Luminescence Physics: Optical Transition Processes in Solids
- 書名：發光物理基礎
- 作者：樓立人 尹民
- 出版社：中國科學技術大學出版社
- 頁數：260頁
- 開本：16
- 類型：教材教輔與參考書
- 出版日期：2014年1月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7312032354
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《發光物理基礎(固體光躍遷過程)》由樓立人、尹民、李清庭編著，本書討論的中心議題是光與固體相互作用所引起的固體中的各種過程，希望為讀者提供一個理解相關現象的理論線索。為了更準確地把握這一線索中各主要關節點的物理內容和模型，在討論中採用了一些數學描述，但僅限於得出一些原則結論。要較好地理解本書的內容，閱讀本書的讀者應具有量子力學和固體物理的基礎知識。為了本書中心議題討論方便，所需的相關基礎知識也在本書中適當地作了簡要介紹。關於電磁場的基本運動方程，輻射場的量子化以及量子躍遷的基本理論的回顧放在附錄A～C中介紹。
圖書目錄
總序
前言
第1章 緒論
1.1 光和固體組成的體系
1.2 體系狀態隨時間的變化——輻射躍遷
第2章 固體的能量狀態
2.1 絕熱近似下固體能量狀態的描述
2.2 理想晶體的電子態
2.2.1 獨立電子近似下多電子體系的狀態
2.2.2 理想晶體的單電子態
2.2.3 激子和其他元激發
2.3 晶體中的雜質和缺陷電子態
2.3.1 淺雜質態
2.3.2 緊束縛雜質態
2.3.3 等電子雜質中心
2.3.4 結構缺陷的電子態
2.3.5 束縛激子
2.3.6 雜質濃度的影響
2.4 晶格振動與聲子
2.4.1 簡諧近似和正則振動模
2.4.2 晶格振動的量子化
2.4.3 聲子的熱平衡
2.4.4 電子—聲子相互作用
第3章 理想晶體帶間光躍遷
3.1 直接躍遷的速率和選擇定則
3.2 帶間直接躍遷光吸收與吸收係數
3.3 吸收光譜的結構特徵
3.3.1 聯合態密度和臨界點
3.3.2 直接帶材料的光學吸收邊和帶隙
3.4 帶間間接光躍遷
3.4.1 間接躍遷的量子理論
3.4.2 間接帶材料的吸收邊
3.5 帶間光發射躍遷
3.5.1 帶間直接躍遷導致的光發射
3.5.2 帶問間接複合
3.5.3 自吸收的影響
3.5.4 無輻射複合—俄歇複合
3.6 激子的光躍遷
3.6.1 帶邊吸收光譜的精細結構與激子躍遷
3.6.2 自由激子的光發射躍遷
3.7 高激發密度下的發光
3.7.1 激子分子的發光
3.7.2 電子—空穴液滴的發光
第4章 晶體中雜質中心的光躍遷
4.1 雜質中心內的光躍遷
4.1.1 靜態環境中的稀土離子
4.1.2 靜態環境中的過渡金屬離子
4.2 雜質能級與能帶間的光躍遷
4.2.1 淺雜質中心的光吸收
4.2.2 淺雜質中心的光發射
4.2.3 高雜質濃度材料的光躍遷現象
4.2.4 通過深陷阱的光躍遷
4.3 等電子中心與束縛激子的光躍遷
4.3.1 GaP中N等電子中心的發光
4.3.2 等電子中心NN對的發光
4.3.3 束縛激子的光躍遷
4.3.4 束縛激子發光的雙電子躍遷
4.4 施主—受主對發光
4.4.1 施主—受主對發光的基本特點
4.4.2 淺施主—受主對複合發光及其特徵
4.4.3 深施主—受主對發光
第5章 局域中心光躍遷中的電聲子耦合問題
5.1 線寬和線形
5.1.1 能級壽命與光譜線的線型和線寬
5.1.2 譜線的寬化：均勻寬化與非均勻寬化
5.2 聲子協同的光躍遷——位形坐標模型和夫蘭克—康登原理
5.2.1 位形坐標模型
5.2.2 夫蘭克—康登(Franck—Condon)原理
5.2.3 平衡位形與電子態的關係
5.3 單頻近似理論
5.3.1 單頻近似下的位形坐標模型
5.3.2 光吸收和光發射
5.3.3 Manneback遞推公式
5.3.4 Wp的性質
5.3.5 Wp的解析表示式
5.4 無輻射躍遷和螢光的溫度猝滅
5.4.1 無輻射躍遷
5.4.2 溫度猝滅
第6章 光學激發在固體中的遷移：能量傳輸現象
6.1 藉助輻射的能量傳遞
6.2 非輻射共振能量傳遞
6.2.1 共振能量傳遞的基本表達式
6.2.2 中心間的電偶極矩相互作用導致的能量傳遞
6.3 聲子協助能量傳遞的單頻近似理論
6.3.1 大能量失配中心間的能量傳遞(位形坐標模型)
6.3.2 小能量失配中心間的能量傳遞
6.4 藉助載子輸運能量
第7章 激發態過程的動力學
7.1 階躍式激發下孤立中心繫發光隨時間的增長和衰減
7.1.1 二能級中心繫
7.1.2 三能級中心繫
7.1.3 多類中心混合體系的螢光非指數衰減
7.2 存在能量傳遞時的螢光衰減動力學
7.2.1 弱激發條件下的微觀螢光動力學方程
7.2.2 供體的螢光衰減規律
7.2.3 受體發光隨時間的演變
7.3 螢光動力學中的回響函式與轉移函式
7.3.1 線性系統的回響函式和轉移函式
7.3.2 利用螢光轉移函式分析複雜螢光過程
7.4 複合發光衰減動力學
7.4.1 存在電子陷阱時的螢光動力學
7.4.2 空穴的遷移
7.4.3 存在熱平衡載子的情形
7.5 熱釋光和光釋光
7.5.1 熱釋光
7.5.2 光釋光
第8章 多光子過程與集體現象
8.1 上轉換與量子剪裁
8.1.1 孤立中心繫的上轉換髮光
8.1.2 藉助能量傳遞的上轉換髮光
8.1.3 量子剪裁
8.2 相互耦合的雜質離子對：能級與光譜
8.2.1 合作躍遷過程
8.2.2 交換相互作用耦合的雜質離子對
附錄A 電磁輻射場的量子化
附錄B 愛因斯坦的輻射躍遷唯象理論
附錄C 量子躍遷理論
附錄D 有效質量近似
附錄E 常用物理常數表
參考文獻
索引
前言
第1章 緒論
1.1 光和固體組成的體系
1.2 體系狀態隨時間的變化——輻射躍遷
第2章 固體的能量狀態
2.1 絕熱近似下固體能量狀態的描述
2.2 理想晶體的電子態
2.2.1 獨立電子近似下多電子體系的狀態
2.2.2 理想晶體的單電子態
2.2.3 激子和其他元激發
2.3 晶體中的雜質和缺陷電子態
2.3.1 淺雜質態
2.3.2 緊束縛雜質態
2.3.3 等電子雜質中心
2.3.4 結構缺陷的電子態
2.3.5 束縛激子
2.3.6 雜質濃度的影響
2.4 晶格振動與聲子
2.4.1 簡諧近似和正則振動模
2.4.2 晶格振動的量子化
2.4.3 聲子的熱平衡
2.4.4 電子—聲子相互作用
第3章 理想晶體帶間光躍遷
3.1 直接躍遷的速率和選擇定則
3.2 帶間直接躍遷光吸收與吸收係數
3.3 吸收光譜的結構特徵
3.3.1 聯合態密度和臨界點
3.3.2 直接帶材料的光學吸收邊和帶隙
3.4 帶間間接光躍遷
3.4.1 間接躍遷的量子理論
3.4.2 間接帶材料的吸收邊
3.5 帶間光發射躍遷
3.5.1 帶間直接躍遷導致的光發射
3.5.2 帶問間接複合
3.5.3 自吸收的影響
3.5.4 無輻射複合—俄歇複合
3.6 激子的光躍遷
3.6.1 帶邊吸收光譜的精細結構與激子躍遷
3.6.2 自由激子的光發射躍遷
3.7 高激發密度下的發光
3.7.1 激子分子的發光
3.7.2 電子—空穴液滴的發光
第4章 晶體中雜質中心的光躍遷
4.1 雜質中心內的光躍遷
4.1.1 靜態環境中的稀土離子
4.1.2 靜態環境中的過渡金屬離子
4.2 雜質能級與能帶間的光躍遷
4.2.1 淺雜質中心的光吸收
4.2.2 淺雜質中心的光發射
4.2.3 高雜質濃度材料的光躍遷現象
4.2.4 通過深陷阱的光躍遷
4.3 等電子中心與束縛激子的光躍遷
4.3.1 GaP中N等電子中心的發光
4.3.2 等電子中心NN對的發光
4.3.3 束縛激子的光躍遷
4.3.4 束縛激子發光的雙電子躍遷
4.4 施主—受主對發光
4.4.1 施主—受主對發光的基本特點
4.4.2 淺施主—受主對複合發光及其特徵
4.4.3 深施主—受主對發光
第5章 局域中心光躍遷中的電聲子耦合問題
5.1 線寬和線形
5.1.1 能級壽命與光譜線的線型和線寬
5.1.2 譜線的寬化：均勻寬化與非均勻寬化
5.2 聲子協同的光躍遷——位形坐標模型和夫蘭克—康登原理
5.2.1 位形坐標模型
5.2.2 夫蘭克—康登(Franck—Condon)原理
5.2.3 平衡位形與電子態的關係
5.3 單頻近似理論
5.3.1 單頻近似下的位形坐標模型
5.3.2 光吸收和光發射
5.3.3 Manneback遞推公式
5.3.4 Wp的性質
5.3.5 Wp的解析表示式
5.4 無輻射躍遷和螢光的溫度猝滅
5.4.1 無輻射躍遷
5.4.2 溫度猝滅
第6章 光學激發在固體中的遷移：能量傳輸現象
6.1 藉助輻射的能量傳遞
6.2 非輻射共振能量傳遞
6.2.1 共振能量傳遞的基本表達式
6.2.2 中心間的電偶極矩相互作用導致的能量傳遞
6.3 聲子協助能量傳遞的單頻近似理論
6.3.1 大能量失配中心間的能量傳遞(位形坐標模型)
6.3.2 小能量失配中心間的能量傳遞
6.4 藉助載子輸運能量
第7章 激發態過程的動力學
7.1 階躍式激發下孤立中心繫發光隨時間的增長和衰減
7.1.1 二能級中心繫
7.1.2 三能級中心繫
7.1.3 多類中心混合體系的螢光非指數衰減
7.2 存在能量傳遞時的螢光衰減動力學
7.2.1 弱激發條件下的微觀螢光動力學方程
7.2.2 供體的螢光衰減規律
7.2.3 受體發光隨時間的演變
7.3 螢光動力學中的回響函式與轉移函式
7.3.1 線性系統的回響函式和轉移函式
7.3.2 利用螢光轉移函式分析複雜螢光過程
7.4 複合發光衰減動力學
7.4.1 存在電子陷阱時的螢光動力學
7.4.2 空穴的遷移
7.4.3 存在熱平衡載子的情形
7.5 熱釋光和光釋光
7.5.1 熱釋光
7.5.2 光釋光
第8章 多光子過程與集體現象
8.1 上轉換與量子剪裁
8.1.1 孤立中心繫的上轉換髮光
8.1.2 藉助能量傳遞的上轉換髮光
8.1.3 量子剪裁
8.2 相互耦合的雜質離子對：能級與光譜
8.2.1 合作躍遷過程
8.2.2 交換相互作用耦合的雜質離子對
附錄A 電磁輻射場的量子化
附錄B 愛因斯坦的輻射躍遷唯象理論
附錄C 量子躍遷理論
附錄D 有效質量近似
附錄E 常用物理常數表
參考文獻
索引
