| 中文摘要 | 第3-5页 |
| 英文摘要 | 第5-6页 |
| 1 绪论 | 第11-25页 |
| 1.1 GeSn中红外光子器件的研究意义 | 第11-16页 |
| 1.1.1 GeSn材料概述 | 第12-15页 |
| 1.1.2 GeSn光吸收和光辐射特性 | 第15-16页 |
| 1.2 GeSn探测和发光器件研究进展 | 第16-20页 |
| 1.2.1 GeSn光电探测器的研究进展 | 第16-17页 |
| 1.2.2 GeSn发光器件的研究进展 | 第17-19页 |
| 1.2.3 GeSn光子器件研究总结 | 第19-20页 |
| 1.3 论文的研究目的、内容和论文结构安排 | 第20-25页 |
| 1.3.1 研究目的 | 第20-21页 |
| 1.3.2 研究内容及方法 | 第21页 |
| 1.3.3 论文结构安排 | 第21-25页 |
| 2 GeSn光子器件应变工程及能带计算理论 | 第25-43页 |
| 2.1 GeSn光子器件应变工程：Si_3N_4应力薄膜技术 | 第25-36页 |
| 2.1.1 Si_3N_4应力薄膜技术 | 第26-27页 |
| 2.1.2 带有Si_3N_4应力薄膜的GeSn光子器件应变计算 | 第27-36页 |
| 2.2 应变GeSn能带结构计算模型 | 第36-43页 |
| 2.2.1 k?p微扰理论 | 第36-37页 |
| 2.2.2 应变GeSn合金能带结构计算 | 第37-41页 |
| 2.2.3 应变对GeSn合金能带的影响 | 第41-43页 |
| 3 带有Si_3N_4应力薄膜的GeSn中红外光电探测器 | 第43-73页 |
| 3.1 GeSn光电探测器的光吸收理论 | 第43-45页 |
| 3.1.1 本征光吸收系数 | 第43-44页 |
| 3.1.2 弗朗兹-凯尔迪什（Franz-Keldysh）效应 | 第44-45页 |
| 3.2 张应变GeSn鳍形光电探测器 | 第45-52页 |
| 3.2.1 GeSn鳍形器件结构的设计 | 第45-47页 |
| 3.2.2 GeSn鳍形结构内应变分布及能带结构的仿真 | 第47-51页 |
| 3.2.3 应变GeSn鳍形光电探测器的光吸收 | 第51-52页 |
| 3.3 张应变GeSn波导型光电探测器及调制器 | 第52-62页 |
| 3.3.1 GeSn波导型器件结构的设计 | 第52-53页 |
| 3.3.2 GeSn波导内的应变分布及能带结构的仿真 | 第53-59页 |
| 3.3.3 张应变GeSn波导型结构用于中红外光电探测 | 第59-60页 |
| 3.3.4 基于张应变GeSn波导型结构的电吸收调制器 | 第60-62页 |
| 3.4 器件结构和尺寸对张应变GeSn光电探测器性能的影响 | 第62-70页 |
| 3.4.1 GeSn阵列和鳍形结构的设计 | 第62-63页 |
| 3.4.2 器件结构及尺寸对器件内应变分布的影响 | 第63-67页 |
| 3.4.3 器件结构及尺寸对材料能带结构的影响 | 第67-69页 |
| 3.4.4 器件结构与光吸收的关系 | 第69-70页 |
| 3.5 小结 | 第70-73页 |
| 4 带有Si_3N_4应力薄膜的GeSn/SiGeSn双异质结发光二极管 | 第73-89页 |
| 4.1 GeSn/SiGeSn双异质结发光二极管的设计 | 第73-77页 |
| 4.2 微盘内应变分布的仿真 | 第77-79页 |
| 4.3 应变对发光二极管中GeSn合金性能的影响 | 第79-82页 |
| 4.3.1 张应变对GeSn合金能带结构的影响 | 第79-80页 |
| 4.3.2 张应变对GeSn合金内载流子有效质量的影响 | 第80-81页 |
| 4.3.3 张应变对GeSn合金导带中电子分布的影响 | 第81-82页 |
| 4.4 应变GeSn/SiGeSn双异质结发光二极管的性能 | 第82-86页 |
| 4.4.1 发光二极管的自发辐射 | 第82-85页 |
| 4.4.2 发光二极管的内量子效率 | 第85-86页 |
| 4.5 小结 | 第86-89页 |
| 5 带有Si_3N_4应力薄膜的GeSn/SiGeSn激光器的设计研究 | 第89-113页 |
| 5.1 GeSn/SiGeSn激光器理论 | 第89-94页 |
| 5.1.1 GeSn/SiGeSn激光器的阈值 | 第89-92页 |
| 5.1.2 激光器有源区GeSn介质的光增益系数 | 第92-93页 |
| 5.1.3 激光器内有源区的光限制因子 | 第93-94页 |
| 5.2 张应变GeSn/SiGeSn双异质结激光器 | 第94-102页 |
| 5.2.1 器件内应变分布及能带结构的仿真 | 第94-96页 |
| 5.2.2 张应变对激光器阈值及光增益系数的影响 | 第96-102页 |
| 5.3 应变GeSn/SiGeSn多量子阱激光器 | 第102-110页 |
| 5.3.1 应变对量子阱的能带结构和势阱内载流子分布的影响 | 第102-106页 |
| 5.3.2 应变对量子阱激光器阈值和增益系数的影响 | 第106-110页 |
| 5.4 小结 | 第110-113页 |
| 6 Si基GeSn中红外探测器的实验制备 | 第113-119页 |
| 6.1 高质量GeSn合金的制备 | 第113-115页 |
| 6.2 Si基GeSn中红外探测器的制备和测试 | 第115-118页 |
| 6.3 小结 | 第118-119页 |
| 7 总结与展望 | 第119-123页 |
| 7.1 总结 | 第119-120页 |
| 7.2 展望 | 第120-123页 |
| 致谢 | 第123-125页 |
| 参考文献 | 第125-143页 |
| 附录 | 第143-144页 |
| A 作者在攻读博士学位期间发表的学术论文目录 | 第143-144页 |
| B 作者在攻读博士学位期间所授权专利 | 第144页 |
| C 作者在攻读博士学位期间科研获奖情况 | 第144页 |
