半導體雷射導論

半導體雷射具有體積小、高效能、高整合度與壽命長等種種優異特性，使得半導體雷射得以迅速的發展並應用在許多不同的領域上，舉凡光纖通信、光儲存與雷射列印、分子光譜與生醫應用、軍事與娛樂用途、以及近期的雷射滑鼠等深入生活各個層面。本書由淺入深的從光電半導體的基礎介紹到半導體雷射的基本理論，內容涵蓋了包括雙異質結構與量子井結構的發光元件，可同時適用於半導體雷射與發光二極體。可為大學四年級以及研究所一年級相關科系的學生與教師，提供一本有系統學習半導體雷射的教科書，本書亦適用於想要了解光電半導體元件的專業人員。
本書提供了：
迅速了解半導體雷射的概念
精實的理論基礎：包括半導體理論與異質接面的設計
半導體雷射光放大與操作原理
實用的進階題材包括量子結構的應用與雷射理論
超過110張生動的圖解
詳盡的範例幫助了解半導體雷射的基本原理
精心設計的習題協助認識半導體雷射的操作
由淺入深的推導光電半導體元件的特性

盧廷昌
現職：交通大學光電系助理教授
學歷：交通大學博士
經歷：史丹福大學訪問學者
榮譽：於半導體雷射產業實務與學術研究十年經驗
共同開發出世界第一顆藍光氮化鎵面射型雷射

王興宗
學歷：史丹福大學博士
經歷：交通大學光電系榮譽退休教授
榮譽：開發出臺灣第一個氦氖雷射、世界第一個白光雷射
以及世界第一顆藍光氮化鎵面射型雷射

第一章　半導體雷射簡介
1.1　半導體雷射的發展與演進
1.2　半導體雷射的基本操作原理
1.2.1　主動層之p-n雙異質接面
1.2.2　雙異質結構的波導特性
1.2.3　再結合與放光機制
1.2.4　自發放射與受激放射的分界：雷射閾值
1.3 半導體雷射的特點
1.4 半導體雷射的材料與應用
習題
參考資料
第二章　光電半導體物理回顧
2.1　半導體能帶的形成和意義
2.1.1　能帶形成的起源
2.1.2　Kronig-Penney模型
2.1.3　半導體E-k關係圖的意義
2.1.4　影響能隙大小的因素
2.2　能態密度與載子統計
2.2.1　能態密度函數
2.2.2　載子統計函數
2.3　費米能階與載子濃度
2.3.1　有效能態密度與Fermi-Dirac積分式
2.3.2　Boltzmann近似和Joyce-Dixon近似
2.3.3　本質半導體
2.3.4　外質半導體
2.3.5　簡併半導體
2.4　準費米能階
2.5　子傳輸行為
2.5.1　漂移電流
2.5.2　擴散電流
2.6　載子躍遷
2.6.1　載子產生與再結合
2.6.2　輻射再結合與非輻射再結合
2.6.3　內部量子效率與載子生命期
習題
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第三章　光電半導體異質接面
3.1　同質pn接面
3.1.1　內建電位
3.1.2　空乏區與接面電容
3.1.3　順向偏壓
3.1.4　逆向偏壓
3.2　異質接面
3.2.1　異質接面的形成
3.2.2　非同型異質接面
3.2.3　同型異質接面
3.2.4　異質接面電流電壓特性
3.3　雙異質接面與注入效率
3.3.1　雙異質接面雷射二極體
3.3.2　注入比率與注入效率
3.3.3　載子侷限與漏電流
3.3.4　雙異質接面發光二極體
習題
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第四章　光增益與光放大
4.1　雷射增益
4.1.1　縮減有效質量與聯合能態密度
4.1.2　能量頻譜密度與黑體輻射
4.1.3　二能階模型與淨受激放射速率
4.1.4　半導體增益係數
4.2　半導體增益與注入載子的關係
4.2.1　零度近似之增益頻譜
4.2.2　數值計算之增益頻譜
4.3　量子井之增益頻譜
4.3.1　量子化能階
4.3.2　二維能態密度與載子濃度
4.3.3　增益頻譜
4.4　最大增益之線性近似與對數近似
4.5　透明載子濃度
4.6　光放大器
習題
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第五章　半導體雷射振盪條件與連續操作特性
5.1　半導體雷射之共振腔結構
5.2　雷射振盪條件一：振幅條件
5.2.1　閾值增益
5.2.2　閾值載子密度與電流密度
5.2.3　閾值電流密度的溫度特性
5.3　雷射振盪條件二：相位條件
5.3.1　雷射縱模
5.3.2　縱模的溫度特性
5.3.3　載子濃度對縱模的影響
5.4　垂直共振腔面射型雷射
5.5　雷射輸出特性
5.5.1　微分量子效率與斜率效率
5.5.2　總體效率
5.5.3　雷射二極體規格表
5.5.4　雷射操作過程圖示
5.6　速率方程式之穩態特性
習題
閱讀資料
附錄Ⅰ　常用物理常數表
附錄Ⅱ　常用半導體參數
附錄Ⅲ　常用三元化合物半導體參數
附錄Ⅳ　常用四元化合物半導體參數