周喻等《光电子学基础》——构筑一座融会贯通理论与实践的坚固桥梁

光电子学作为连接半导体物理与信息技术的桥梁，已成为现代光电通信、新能源及半导体产业的核心驱动力。

《光电子学基础》致力于系统构建光电子学的核心知识框架，贯通从固体能带理论到现代光电器件的完整知识链条。内容不仅深入剖析布洛赫定理、载流子输运、光电转换等基础理论，更重点围绕发光、激光、光伏及光电探测四大领域，通过量子阱、异质结、有机无机杂化钙钛矿等前沿器件案例，揭示其物理本质与设计逻辑。本书编写强调理论深度与工程视野的融合，通过生动的物理图像、数学模型与性能参数关联，旨在培养学生解决复杂工程问题的综合分析能力。

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《光电子学基础》购买

周 喻 邹 慧 杨 双 李梓维 编著

北京: 科学出版社, 2025. 8

ISBN 978-7-03-083079-1

全书以“理论基础–器件原理–应用拓展”为主线展开。第1章立足固体能带理论，深入解析布洛赫定理、倒格子空间、载流子有效质量等核心概念，阐明pn 结与异质结的载流子输运机理，为光电器件奠定微观物理基础。第2至5章聚焦四类关键器件：发光二极管、激光器、太阳能电池与光电探测器，通过对自发辐射/受激辐射机制、光伏效应及光电转换过程的系统阐释，结合量子阱、钙钛矿叠层结构等前沿设计案例，揭示器件性能优化的物理本质与工程路径。

本书编写秉持“经典与创新融合、理论与实践贯通”的原则。

一

深度推导与工程逻辑并重：从薛定谔方程、速率方程等量子力学基础出发，延伸至GaAs 异质结激光器阈值设计、钙钛矿电池能带工程等工业案例，建立理论模型与工程实践的关联关系。

二

经典理论与前沿突破交织：在夯实pn 结、光电导效应等经典理论的同时，引入量子点单光子探测器、超晶格红外焦平面等尖端成果，同步更新钙钛矿电池25.5％效率突破等产业动态。

三

多维知识表达创新：通过能带图动态演化、器件结构三维剖视及数学建模可视化，构建“物理图像→ 数学模型→ 性能参数” 的认知闭环，强化基础理论与工程思维训练。

本书面向高等院校物理学、光电信息科学与工程、半导体器件物理、材料科学等专业的本科生及研究生，同时为光电子器件研发人员提供理论参考。学习本书需具备大学物理、半导体器件物理、量子力学与固体物理基础，旨在系统构建从微观物理机制到宏观器件设计的知识体系，培养学生在光电材料设计、能带理论及器件工作机理、性能优化及前沿应用中的综合分析能力。

作者简介

周喻 ，中南大学物理学院教授、博士生导师。主要从事二维铁电介电材料控制生长、物性调控及光电器件、原子级谐振器研究，发表SCI论文80余篇，申请发明专利10余项。承担国家自然科学基金区域联合重点基金项目、国家重点研发计划青年项目等国家省部级项目9项，担任《物理化学学报》期刊编委，入选湖南省芙蓉计划科技创新领军人才、湖南省湖湘青年科技创新人才、湖南省委组织部湖湘青年英才。

邹慧，中南大学物理学院，国家工科物理教学建设基地、国家级虚拟仿真实验教学中心骨干教师。长期从事光电子学基础的教学工作，主编《光电子学基础》，参与国家级规划教材《大学物理学》编写工作。主要研究方向为凝聚态物理与材料计算领域，利用第一性原理开展二维过渡金属硫化物光电材料的电子能带性质及缺陷对光电器件性能的调控，发表论文20余篇，曾获“全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛中南地区复赛”一等奖。

杨双，华东理工大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。主要从事光电转化功能材料理论设计、界面调控及器件应用研究，发表SCI学术论文140余篇，申请发明专利20余项。作为负责人承担了国家自然科学基金（优青/面上/青年）、教育部U40人才项目、上海市“基础研究特区”项目等十余个研究项目。曾获上海市自然科学奖二等奖、上海科技青年35人引领计划、阿里巴巴达摩院青橙奖“最具潜力奖”、中国材料研究学会科学技术奖二等奖、青年英才校长奖特等奖等荣誉奖励。

李梓维，湖南大学材料科学与工程学院教授、博士生导师、湖南大学现代工程训练中心副主任。曾先后在英国伯明翰大学、瑞典林雪平大学担任访问学者。2019年主持湖南省自然科学基金优秀青年科学基金，2023年获批湖南省芙蓉计划湖湘青年英才。主要开展二维半导体、量子点、感存算器件、MicroLED新型显示器件研究。主持国家自然科学基金重大研究计划、科技部“纳米前沿”重点研发计划子课题、面上项目、中国高校产学研创新基金等省部级项目10余项。发表SCI、EI收录学术论文60余篇，授权发明专利16项，曾获湖南省科技进步奖、教育部高等学校科学研究优秀成果奖、发明创业奖、科技部颠覆性技术大赛全国优胜奖、澳门国际创新发明展金奖等奖励和荣誉。

我们致力于构筑一座融会贯通理论与实践的坚固桥梁。承蒙行业专家与高校同仁审阅指正，特此致谢；同时向国内外光电子领域经典著作及最新研究成果的贡献者致敬。本书受到国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目(U23A20570) 的资助，特别感谢项目组王笑教授、朱晓莉副教授、潘江陵副教授等在本书编写过程中给予的多方面支持。感谢华东理工大学杨双教授、湖南大学李梓维教授对本书第4 章、第5 章编写所做出的贡献。最后向参与本书资料收集、整理、校对等工作的中南大学物理学院研究生和本科生(张航、李梓安、李成、范秀莲、褚文龙、郭学浩、周希龙、牛晨阳、辛睿锋、高通航、李琳玮、李想、陈俊安、张艺博) 表示衷心感谢。

本文摘编自《光电子学基础》（周喻等编著. 北京: 科学出版社, 2025. 8）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-083079-1

责任编辑: 陈艳峰 杨 探

（本文编辑：刘四旦）

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