光電子工程與應用物理綜合課題：光電器件背后的科學【大學組】

材料科學與工程

項目背景

早在19世紀末，人們就開始了對半導體硒中光電現(xiàn)象的探索研究，但當時人們對半導體還缺乏深入了解。直至30年代，人們才開始對半導體基本物理特性（如能帶結構、電子躍遷過程等）展開深入研究，特別是對半導體光學性質的研究為半導體光電子器件的發(fā)展奠定了物理基礎。1962年，R.N.霍耳和M.I.內(nèi)森成功研制注入型半導體激光器，解決了高效率的光信息載波源，擴展了光電子學的應用范圍，光電子器件因而得到迅速發(fā)展。而現(xiàn)在，半導體光電器件依舊是科學家們在電子器件及新能源領域重要的研究方向。

項目介紹

本項目從固體物理學的基礎原理入手，帶領學生探究光-電作用原理，并詳細介紹半導體器件基本構件——光電轉化PN結二極管，光電子器件的操作原理,PN結二極管的工作模式及其作為不同光電器件的功能, 運行效率，性能限制。并以LED、激光器、光電探測器和太陽能電池等常用光電器件為具體實例，研究其工作原理及在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽谩W生通過本項目的學習，可以進一步對固體物理學和半導體光電器件設計原理及工作原理有更為深刻的認識，在項目結束時提交項目報告，進行成果展示。

個性化研究課題參考：

柔性光電探測器的設計原理

太陽能光電–熱一體化與熱泵耦合系統(tǒng)性能研究

納米結構二氧化鈦光電性能探究

適合人群

大學生

材料科學與工程、半導體材料、材料物理、物理電子學、微電子與固體電子學、光電子與光子學技術等專業(yè)或者希望修讀相關專業(yè)的學生；學生需要具備基礎物理、電磁學、力學基礎

導師介紹

加州大學洛杉磯分校終身正教授

Ya-Hong導師于1999年加入加州大學洛杉磯分校，擔任工程系的終身正教授，目前擔任該系的副主席。他是應變硅技術的先驅之一，該技術為現(xiàn)代計算機和手機中的每一個微芯片提供動力。他撰寫并合著了 180 多篇技術文章，并擁有 38 項美國專利。導師同時是 IEEE 會士，并擔任 IEEE 電子設備協(xié)會電子材料委員會主席（2016-2018 年）。導師同時是德國亞歷山大·馮·洪堡基金會2012年研究獎和美國半導體研究公司發(fā)明家認可獎的獲得者。

任職學校

加州大學洛杉磯分校（UCLA）始建于1919年，是一所擁有百年歷史的世界著名公立研究型大學，培養(yǎng)了14名諾貝爾獎獲得者，是美國“新常春藤”名校之一。UCLA在2019年U.S.News美國公立大學排名首位，2018年泰晤士高等教育THE世界最具聲望大學排名第９，電子工程與材料研究位居世界前列。

項目大綱

導體、半導體和絕緣體介紹，電子-光子相互作用原理 

光電轉化PN結二極管，半導體器件的基本構件 

光電器件：LED、激光器、光電探測器和太陽能電池 

光電子器件的操作原理,PN結二極管的工作模式及其作為不同光電器件的功能, 運行效率，性能限制

項目回顧與成果展示

論文輔導 

時間安排與收獲

7周在線小組科研學習+5周論文輔導學習 共125課時

學術報告

優(yōu)秀學員獲主導師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級別索引國際會議全文投遞與發(fā)表（可用于申請）

結業(yè)證書

成績單