周喻等《光電子學基礎》——構筑一座融會貫通理論與實踐的堅固橋梁

光電子學作為連接半導體物理與信息技術的橋梁，已成為現代光電通信、新能源及半導體產業的核心驅動力。

《光電子學基礎》致力于系統構建光電子學的核心知識框架，貫通從固體能帶理論到現代光電器件的完整知識鏈條。內容不僅深入剖析布洛赫定理、載流子輸運、光電轉換等基礎理論，更重點圍繞發光、激光、光伏及光電探測四大領域，通過量子阱、異質結、有機無機雜化鈣鈦礦等前沿器件案例，揭示其物理本質與設計邏輯。本書編寫強調理論深度與工程視野的融合，通過生動的物理圖像、數學模型與性能參數關聯，旨在培養學生解決復雜工程問題的綜合分析能力。

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《光電子學基礎》購買

周 喻 鄒 慧 楊 雙 李梓維 編著

北京: 科學出版社, 2025. 8

ISBN 978-7-03-083079-1

全書以“理論基礎–器件原理–應用拓展”為主線展開。第1章立足固體能帶理論，深入解析布洛赫定理、倒格子空間、載流子有效質量等核心概念，闡明pn 結與異質結的載流子輸運機理，為光電器件奠定微觀物理基礎。第2至5章聚焦四類關鍵器件：發光二極管、激光器、太陽能電池與光電探測器，通過對自發輻射/受激輻射機制、光伏效應及光電轉換過程的系統闡釋，結合量子阱、鈣鈦礦疊層結構等前沿設計案例，揭示器件性能優化的物理本質與工程路徑。

本書編寫秉持“經典與創新融合、理論與實踐貫通”的原則。

一

深度推導與工程邏輯并重：從薛定諤方程、速率方程等量子力學基礎出發，延伸至GaAs 異質結激光器閾值設計、鈣鈦礦電池能帶工程等工業案例，建立理論模型與工程實踐的關聯關系。

二

經典理論與前沿突破交織：在夯實pn 結、光電導效應等經典理論的同時，引入量子點單光子探測器、超晶格紅外焦平面等尖端成果，同步更新鈣鈦礦電池25.5％效率突破等產業動態。

三

多維知識表達創新：通過能帶圖動態演化、器件結構三維剖視及數學建模可視化，構建“物理圖像→ 數學模型→ 性能參數” 的認知閉環，強化基礎理論與工程思維訓練。

本書面向高等院校物理學、光電信息科學與工程、半導體器件物理、材料科學等專業的本科生及研究生，同時為光電子器件研發人員提供理論參考。學習本書需具備大學物理、半導體器件物理、量子力學與固體物理基礎，旨在系統構建從微觀物理機制到宏觀器件設計的知識體系，培養學生在光電材料設計、能帶理論及器件工作機理、性能優化及前沿應用中的綜合分析能力。

作者簡介

周喻 ，中南大學物理學院教授、博士生導師。主要從事二維鐵電介電材料控制生長、物性調控及光電器件、原子級諧振器研究，發表SCI論文80余篇，申請發明專利10余項。承擔國家自然科學基金區域聯合重點基金項目、國家重點研發計劃青年項目等國家省部級項目9項，擔任《物理化學學報》期刊編委，入選湖南省芙蓉計劃科技創新領軍人才、湖南省湖湘青年科技創新人才、湖南省委組織部湖湘青年英才。

鄒慧，中南大學物理學院，國家工科物理教學建設基地、國家級虛擬仿真實驗教學中心骨干教師。長期從事光電子學基礎的教學工作，主編《光電子學基礎》，參與國家級規劃教材《大學物理學》編寫工作。主要研究方向為凝聚態物理與材料計算領域，利用第一性原理開展二維過渡金屬硫化物光電材料的電子能帶性質及缺陷對光電器件性能的調控，發表論文20余篇，曾獲“全國高等學校物理基礎課程青年教師講課比賽中南地區復賽”一等獎。

楊雙，華東理工大學材料科學與工程學院教授、博士生導師。主要從事光電轉化功能材料理論設計、界面調控及器件應用研究，發表SCI學術論文140余篇，申請發明專利20余項。作為負責人承擔了國家自然科學基金（優青/面上/青年）、教育部U40人才項目、上海市“基礎研究特區”項目等十余個研究項目。曾獲上海市自然科學獎二等獎、上海科技青年35人引領計劃、阿里巴巴達摩院青橙獎“最具潛力獎”、中國材料研究學會科學技術獎二等獎、青年英才校長獎特等獎等榮譽獎勵。

李梓維，湖南大學材料科學與工程學院教授、博士生導師、湖南大學現代工程訓練中心副主任。曾先后在英國伯明翰大學、瑞典林雪平大學擔任訪問學者。2019年主持湖南省自然科學基金優秀青年科學基金，2023年獲批湖南省芙蓉計劃湖湘青年英才。主要開展二維半導體、量子點、感存算器件、MicroLED新型顯示器件研究。主持國家自然科學基金重大研究計劃、科技部“納米前沿”重點研發計劃子課題、面上項目、中國高校產學研創新基金等省部級項目10余項。發表SCI、EI收錄學術論文60余篇，授權發明專利16項，曾獲湖南省科技進步獎、教育部高等學校科學研究優秀成果獎、發明創業獎、科技部顛覆性技術大賽全國優勝獎、澳門國際創新發明展金獎等獎勵和榮譽。

我們致力于構筑一座融會貫通理論與實踐的堅固橋梁。承蒙行業專家與高校同仁審閱指正，特此致謝；同時向國內外光電子領域經典著作及最新研究成果的貢獻者致敬。本書受到國家自然科學基金區域創新發展聯合基金重點項目(U23A20570) 的資助，特別感謝項目組王笑教授、朱曉莉副教授、潘江陵副教授等在本書編寫過程中給予的多方面支持。感謝華東理工大學楊雙教授、湖南大學李梓維教授對本書第4 章、第5 章編寫所做出的貢獻。最后向參與本書資料收集、整理、校對等工作的中南大學物理學院研究生和本科生(張航、李梓安、李成、范秀蓮、褚文龍、郭學浩、周希龍、牛晨陽、辛睿鋒、高通航、李琳瑋、李想、陳俊安、張藝博) 表示衷心感謝。

本文摘編自《光電子學基礎》（周喻等編著. 北京: 科學出版社, 2025. 8）一書“前言”，有刪減修改，標題為編者所加。

ISBN 978-7-03-083079-1

責任編輯: 陳艷峰 楊 探

（本文編輯：劉四旦）

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