固體物理基礎(chǔ)

前言

　　固體物理是研究固體的結(jié)構(gòu)及其組成粒子（原子、離子、電子等）之間相互作用與運(yùn)動規(guī)律以闡明其性能與用途的學(xué)科。固體物理已經(jīng)成為當(dāng)今物理學(xué)中的最主要的學(xué)科之一，在當(dāng)代高新技術(shù)的發(fā)展中起著關(guān)鍵性作用。例如，以固體物理的能帶理論為基礎(chǔ)，科學(xué)家在半導(dǎo)體、激光、超導(dǎo)、磁學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)研究方面取得了重大突破，有關(guān)研究成果已經(jīng)迅速形成生產(chǎn)力，并帶動了整個現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)群的高速發(fā)展?！　”緯卜职苏拢傲轮v述固體物理的基礎(chǔ)部分，第七章介紹半導(dǎo)體電子論，第八章講述固體的磁性。作者在書中注意側(cè)重講述固體物理的基本概念和基本理論，恰如其分地給出有關(guān)物理模型，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。同時(shí)，本書還注意增加了若干反映學(xué)科發(fā)展的新內(nèi)容，力圖在有限的篇幅內(nèi)反映出固體物理學(xué)科的最新發(fā)展。希望本書能夠?yàn)楦叩仍盒Ｎ锢怼?yīng)用物理、材料科學(xué)等專業(yè)本科生提供一本具有參考價(jià)值的教材。　　結(jié)合作者多年的教學(xué)實(shí)踐，編輯完成了這本教材。在本書的編寫過程中，參考了很多書籍和文獻(xiàn)資料，這里謹(jǐn)向這些書籍和文獻(xiàn)資料的作者們表示衷心的感謝。同時(shí)，張勇、孫亞明老師對本書的插圖做了大量的工作，吉林大學(xué)出版社劉冠紅、劉守秀、樊俊恒等同志對本書的出版給予了大力支持，作者一并表示衷心的感謝?！　∮捎诰幷咚接邢?，加之編寫時(shí)間倉促，書中難免有疏漏和遺誤，誠望專家和讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　《固體物理基礎(chǔ)》介紹固體物理的基礎(chǔ)理論，具體內(nèi)容包括：晶體結(jié)構(gòu)，晶體的結(jié)合，晶格振動和晶體的熱學(xué)性質(zhì)，晶體缺陷，金屬電子論，能帶理論，半導(dǎo)體電子論，固體的磁性?！豆腆w物理基礎(chǔ)》可作為高等院校物理、應(yīng)用物理、材料科學(xué)等專業(yè)本科生固體物理課程的教科書，也可作為其他相關(guān)工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第一章 晶體結(jié)構(gòu)1.1 晶體結(jié)構(gòu)的周期性1.2 幾種典型的晶格結(jié)構(gòu)1.3 晶向、晶面和它們的標(biāo)志1.4 晶體的對稱性1.5 倒格子與布里淵區(qū)1.6 品體的X射線衍射習(xí)題第二章 晶體的結(jié)合2.1 原子的電負(fù)性2.2 晶體結(jié)合的基本類型2.3 晶體結(jié)合能的一般規(guī)律2.4 離子晶體結(jié)合能2.5 分子晶體結(jié)合能2.6 共價(jià)晶體及金屬的結(jié)合能習(xí)題第三章 晶格振動和晶體的熱學(xué)性質(zhì)3.1 一維單原子晶格的振動3.2 一維雙原子晶格振動3.3 三維品格振動3.4 品格振動的量子化和聲子3.5 離子晶體中的長光學(xué)波3.6 確定晶格振動譜的實(shí)驗(yàn)方法3.7 晶格比熱容的量子理論3.8 品格振動模式密度3.9 晶格的狀態(tài)方程和熱膨脹3.10 晶體的熱傳導(dǎo)習(xí)題第四章 晶體缺陷4.1 點(diǎn)缺陷4.2 熱缺陷的數(shù)目統(tǒng)計(jì)4.3 晶體中的擴(kuò)散機(jī)制4.4 晶體的離子導(dǎo)電性4.5 線缺陷——位錯4.6 面缺陷習(xí)題第五章 金屬電子論5.1 自由電子氣的經(jīng)典理論5.2 自由電子氣的量子理論5.3 自由電子氣的熱激發(fā)及自由電子氣的比熱5.4 金屬的導(dǎo)電過程5.5 熱電子發(fā)射和接觸電勢差習(xí)題第六章 能帶理論6.1 能帶理論的基本假設(shè)6.2 布洛赫定理及其證明6.3 能帶及其性質(zhì)6.4 一維周期場中電子運(yùn)動的近自由電子近似6.5 三維周期場中電子運(yùn)動的近自由電子近似6.6 緊束縛近似——原子軌道線性組合法6.7 布洛赫電子的準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動6.8 導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體的能帶模型6.9 能態(tài)密度與費(fèi)米面6.10 布洛赫電子在恒定磁場中的準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動習(xí)題第七章 半導(dǎo)體電子論7.1 本征半導(dǎo)體的基本能帶結(jié)構(gòu)7.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體7.3 載流子的統(tǒng)計(jì)分布7.4 半導(dǎo)體的電導(dǎo)率和霍爾系數(shù)7.5 非平衡載流子7.6 在熱平衡中的PN結(jié)7.7 異質(zhì)結(jié)7.8 金屬－半導(dǎo)體接觸7.9 金構(gòu)屬－絕緣體－半導(dǎo)體結(jié)習(xí)題第八章 固體的磁性8.1 原子磁矩8.2 洪德規(guī)則8.3 抗磁性8.4 順磁性8.5 鐵磁性和外斯理論8.6 自發(fā)磁化的局域電子模型8.7 巡游電子模型8.8 自旋波8.9 磁疇和技術(shù)磁化曲線8.10 反鐵磁性和亞鐵磁性8.11 超交換作用習(xí)題主要參考書目

章節(jié)摘錄

　　可見，原胞是只考慮點(diǎn)陣周期性的最小重復(fù)單元，而晶胞則是同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)的周期性與對稱性的盡可能小的重復(fù)單元。根據(jù)不同的對稱性，有的布拉菲格子的原胞與晶胞相同；有的形狀有明顯的差別，但后者的體積必為前者的整數(shù)倍數(shù)，這一倍數(shù)正是晶胞所包含的格點(diǎn)數(shù)。　　1.2 幾種典型的晶格結(jié)構(gòu)　　組成晶體的原子（這里為簡單計(jì)，也包括離子或分子）在空間作周期性的排列，為了反映這種周期性的排列，把晶體中的每個原子用位于原子平衡位置的幾何點(diǎn)來代替，這樣就得到與晶體幾何性質(zhì)相同的點(diǎn)的集合，把這種點(diǎn)的集合稱為晶格。顯然，晶格在概念上已涉及具體的晶體結(jié)構(gòu)，而非抽象的布拉菲格子。不同晶體原子規(guī)則排列的具體形式可能是不同的，我們就說它們具有不同的晶格結(jié)構(gòu)。有些晶體之間原子規(guī)則排列形式相同，只是原子間的距離不同，我們就說它們具有相同的晶格結(jié)構(gòu)?！　⊥ǔ⑵犯穹殖珊唵尉Ц衽c復(fù)式晶格兩種。如果基元中只包含一個原子則為簡單晶格。顯然簡單晶格幾何結(jié)構(gòu)上必為布拉菲格子。具有體心立方結(jié)構(gòu)的堿金屬和具有面心立方結(jié)構(gòu)的貴金屬晶體，它們的晶格都是簡單晶格。如果基元中包括的原子數(shù)不止一個，則稱為復(fù)式晶格。設(shè)基元中包含，2個原子，由于代表基元的格點(diǎn)在空間重復(fù)排成某種布拉菲格子，則基元中每一個原子也相應(yīng)地在空間重復(fù)排成相同的布拉菲格子，我們稱其為子晶格。因此，復(fù)式晶格可看做n個幾何結(jié)構(gòu)相同的子晶格復(fù)合而成。子晶格幾何結(jié)構(gòu)上都是布拉菲格子，彼此相同，只是相互在空間有一定的相對平行移動，子晶格間的這種相對穿套移動與基元中相應(yīng)原子間的相對位置相同?？梢韵氲剑藭r(shí)每個原胞中必包含n個原子。　　……

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