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《有机半导体异质结导论》以作者研究小组近年来主要研究工作为主线，分6章介绍高有序有机半导体薄膜与异质结的制备原理的方未能、有机异质结界面电子结构与电输驼，以及有机异质结在薄膜电子器件中的应用。
《有机半导体异质结导论》可供从事半导体材料化学、物理及器件方面的研究工作者、教师和研究生阅读。
《纳米光子学基础与应用》 内容简介 本书深入探讨了纳米尺度光子学的基本原理、关键技术及其在多个前沿领域的广泛应用。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到尖端实验方法的完整体系，旨在为物理学、光学工程、材料科学以及电子信息工程等领域的研究人员和高年级本科生、研究生提供一本全面且具有实践指导意义的参考书。 第一部分：纳米光子学基础理论 第一章 导论：光与物质的纳米尺度相互作用 本章首先阐述了经典电磁学理论在纳米尺度下面临的挑战，并引出量子电动力学（QED）在描述光子与物质相互作用，特别是在亚波长尺度下的必要性。重点介绍了局域表面等离子激元共振（LSPR）和表面等离激元极化激元（SPP）的基本概念、色散关系及其与材料介电常数的紧密联系。讨论了材料的电磁响应函数，包括德鲁德模型（Drude model）和洛伦兹模型（Lorentz model）在描述金属和半导体光学特性中的应用。此外，还简要回顾了光子晶体（Photonic Crystals, PhCs）的能带理论和布洛赫定理在周期性结构中的重要性。 第二章 亚波长尺度电磁场调控 本章聚焦于如何通过结构设计来精细控制光场分布。详细解析了麦克斯韦方程组在二维和三维结构中的数值求解方法，包括有限差分时域法（FDTD）、有限元法（FEM）以及模式匹配法（Mode-Matching）。重点讨论了超材料（Metamaterials）的设计哲学，阐释了负折射率、零折射率等奇异电磁特性的物理起源。介绍了超表面（Metasurfaces）作为二维超材料的优势，特别是在相位梯度调控方面的机制，例如贝塞尔光束的产生和光偏振态的精确控制。 第三章 量子光学与单光子操控 深入探讨了在纳米结构中实现量子光学效应的机制。阐述了基于量子点（Quantum Dots, QDs）或单分子作为人工原子（Artificial Atoms）的理论模型。详细分析了 Purcell 效应——即通过修饰真空涨落来增强或抑制自发辐射速率的物理过程。书中详细推导了耦合腔体QED（Cavity Quantum Electrodynamics）中的杰伊内斯-康宁厄姆（Jaynes-Cummings）哈密顿量及其在光子散射和纠缠光子对产生中的应用。讨论了纳米天线如何有效地耦合量子发射体与自由空间光场，实现高效率的出光。 第二部分：关键纳米光子结构与器件 第四章 等离激元纳米光学器件 本章专门论述了基于表面等离激元学（Plasmonics）的器件设计。详述了金属-绝缘体-金属（MIM）结构、纳米孔阵列（Nanopore Arrays）的传输特性和滤波效应。重点分析了等离激元波导（Plasmonic Waveguides）的损耗机制及其克服方法，包括使用高品质因子（High-Q Factor）的腔体耦合设计。介绍了等离激元用于光通信中超高速调制器的潜力，并探讨了在纳米尺度上集成光学开关和逻辑门的可行性。 第五章 光子晶体及其应用 系统介绍了光子晶体（PhCs）的设计、带隙工程和缺陷模式的引入。详细对比了二维（2D）和三维（3D）光子晶体的结构优势与局限性。阐述了如何通过引入点缺陷、线缺陷和二维缺陷来构建高性能的波导、谐振腔和滤波器。探讨了基于光子晶体的光纤设计，包括大模面积光子晶体光纤和零色散光子晶体光纤。此外，还讨论了光子晶体在传感器件中的应用，利用其高敏感度的透射谱调制特性。 第六章 纳米光子集成电路 本章聚焦于光子集成技术的发展，特别是硅光子学（Silicon Photonics）作为主流平台。详细解析了基于SOI（Silicon-on-Insulator）平台的关键无源和有源器件：如波导耦合器（Couplers）、多模干涉耦合器（MMI）、马赫-曾德干涉仪（MZI）以及环形谐振器（Ring Resonators）。讨论了如何将激光器（如III-V族半导体）与硅平台进行高效集成，以克服硅材料的无源性限制。此外，还介绍了光子晶体波导与硅基波导的混合集成方案，及其在实现更小尺寸和更高密度集成电路中的角色。 第三部分：前沿应用与新兴领域 第七章 纳米光子在传感与成像中的突破 本章展示了纳米光子技术在生物和化学传感中的强大能力。详细介绍了表面增强拉曼散射（SERS）的增强机制，重点分析了热点（Hotspot）的形成、局域场增强的定量计算，以及高灵敏度分子识别的应用案例。讨论了基于等离激元和光子晶体的生物传感器件，包括其工作原理和实际的检测限（LOD）。在成像方面，阐述了亚衍射极限成像技术，如STED、PALM/STORM等，如何结合纳米结构实现更高的空间分辨率。 第八章 纳米光子学与能源转换 本章探讨了纳米光子学在光伏和光热领域中的重要贡献。详细分析了薄膜太阳能电池中光捕获技术的优化策略，包括利用表面等离激元散射和光子晶体结构来增加有效光程。讨论了黑硅（Black Silicon）等表面结构如何通过梯度折射率实现宽波段的抗反射功能。在光热领域，介绍了等离激元纳米天线如何高效地将光能转化为局部热能，及其在选择性太阳能热转换和光催化反应中的应用潜力。 第九章 量子信息处理中的纳米光子平台 本章前瞻性地介绍了利用纳米光子结构实现可扩展量子计算和通信的最新进展。重点讨论了固态量子比特（如硅基色心、氮空位中心）与光子接口的设计，特别是如何利用高Q值纳米腔体来提高量子比特的读出效率和相干时间。阐述了基于线性光学元件和单光子源的玻色子采样（Boson Sampling）实验平台，以及利用纳米光子电路实现量子态的初步逻辑门操作。 总结与展望 全书最后总结了纳米光子学领域面临的挑战，如光电集成度、器件的非线性效应控制以及大规模制造的可行性。展望了下一代纳米光子技术的发展方向，包括拓扑光子学、动态可重构超表面以及AI辅助的结构优化设计。 本书内容丰富，理论与实践相结合，配有大量详实的图示和关键公式推导，是深入理解和从事纳米光子学前沿研究的必备参考书。
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