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內容簡介

　　 《21世紀高等院校教材：固體物理學》係統地介紹瞭固體物理學的基本概念、基本理論和物理模型，講述瞭固體中的原子結構、結閤規律、運動狀態和能量關係，以及固體中電子的運動方程、電子的能帶結構、金屬導體的導電機製、半導體的基本原理、超導性的基本規律等。全書共10章分兩個部分。第一部分共6章，主要介紹固體物理的基礎內容，如固體的結構、固體的結閤、晶體的振動、金屬電子論和能帶理論等；第二部分共4章為專題概述，介紹固體物理學近幾十年來的重要發展，如半導體電子論、固體的磁性、超導電性、非晶固體等。同時，《21世紀高等院校教材：固體物理學》還注意增加瞭若乾反映學科發展的新內容，如準晶體、C60、高溫超導體、巨磁阻效應、半導體超晶格等。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 晶體結構
1.1 晶體的宏觀特性
1.2 空間點陣
1.3 晶格的周期性
1.4 密堆積與配位數
1.5 幾種典型的晶體結構
1.6 晶嚮指數與晶麵指數
1.7 晶體的宏觀對稱性
1.8 晶體的微觀對稱性
1.9 倒格子
1.10 晶體結構的實驗確定
1.11 準晶習題

第2章 晶體的結閤
2.1 晶體的結閤能
2.2 離子鍵與離子晶體
2.3 共價鍵與共價晶體
2.4 金屬鍵與金屬晶體
2.5 範德瓦耳斯鍵與分子晶體
2.6 氫鍵與氫鍵晶體習題

第3章 晶格振動和晶體的熱學性質
3.1 一維單原子鏈
3.2 一維雙原子鏈
3.3 晶格振動的量子化和聲子
3.4 晶格振動譜的實驗測定方法
3.5 晶格比熱3.6 非諧效應與熱導率
3.7 非諧效應與晶體的熱膨脹習題

第4章 晶體缺陷
4.1 點缺陷
4.2 晶體中的擴散過程
4.3 離子晶體中的點缺陷與導電性
4.4 綫缺陷——位錯
4.5 麵缺陷和體缺陷習題

第5章 金屬電子論
5.1 特魯德經典電子氣模型
5.2 索末菲自由電子氣模型
5.3 自由電子氣的比熱
5.4 電導率和歐姆定律
5.5 金屬的熱導率
5.6 霍爾效應和磁緻電阻
5.7 功函數和接觸勢差習題

第6章 能帶理論
6.1 布洛赫定理
6.2 近自由電子近似
6.3 緊束縛近似
6.4 布洛赫電子的準經典運動
6.5 導體、半導體和絕緣體的能帶論解釋習題

第7章 半導體電子論
7.1 半導體的能帶結構
7.2 半導體的雜質
7.3 半導體載流子統計分布
7.4 半導體的輸運現象
7.5 pn結
7.6 半導體超晶格習題

第8章 固體的磁性
8.1 原子的磁矩
8.2 抗磁性與順磁性
8.3 金屬傳導電子的磁化率
8.4 鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性
8.5 鐵磁性的分子場理論
8.6 磁疇和技術磁化
8.7 鐵磁性的量子理論簡介
8.8 磁性材料的應用習題

第9章 超導電性9.1 超導電性的基本性質
9.2 超導電性的基本理論
9.3 第Ⅰ類超導體和第Ⅱ類超導體
9.4 超導隧道效應
9.5 低溫超導體
9.6 高溫超導體習題

第10章 非晶態固體
10.1 非晶態物質
10.2 非晶態結構
10.3 非晶固體的電子態
10.4 非晶材料的缺陷
10.5 非晶態固體的電學性質
10.6 非晶態固體的光學性質
10.7 非晶態材料的製備習題
參考文獻
附錄
主要漢英詞匯索引

精彩書摘

如果晶體是由完全相同的一種原子所組成的，則格點代錶原子或原子周圍相應點的位置。若晶體由多種原子組成，通常把由這幾種原子構成晶體的基本結構單元稱為基元。格點代錶基元的重心的位置。
2.晶體結構的周期性
由於晶體中所有的基元完全等同，所以，整個晶體的結構可以看作是由基元沿空間3個不同方嚮，各按一定周期平移而構成，即晶體結構一點陣十基元。
3.原胞與晶胞
晶格具有三維周期性，因此可取一個以結點為頂點、邊長分彆為3個不同方嚮上的平行六麵體作為重復單元來反映晶格的周期性，這個體積最小的重復單元稱為固體物理學原胞，簡稱為原胞.在同一晶格中原胞的選取不是唯一的，但它們的體積都是相等的，為瞭在反映周期性的同時，還要反映每種晶體的對稱性，因而所選取的重復單元的體積不一定最小。結點不僅可以在頂角上，通常還可以在體心或麵心上，這種重復單元稱為布拉維原胞或結晶學原胞，簡稱為晶胞.晶胞的體積一般為原胞的體積的若乾倍。
4.簡單格子與復式格子
如果晶體由一種原子組成，且基元中僅包含一個原子，則形成的晶格為簡單格子或稱為布拉維格子。如果晶體雖由一種原子組成，但基元中包含兩個原子，或晶體由多種原子組成，則每種原子都可構成一個布拉維格子.而整個晶體可以看作是相互之間有一定位移的布拉維格子套構而成的晶格，稱為復式格子。
……

前言/序言

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布洛赫和布裏淵分彆從不同角度研究瞭周期場中電子運動的基本特點，為固體電子的能帶理論奠定瞭基礎。電子的本徵能量，是在一定能量範圍內準連續的能級組成的能帶。相鄰兩個能帶之間的能量範圍是完整晶體中電子不許可具有的能量，稱為禁帶。利用能帶的特徵以及泡利不相容原理，威耳遜在1931年提齣金屬和絕緣體相區彆的能帶模型，並預言介於兩者之間存在半導體，為爾後的半導體的發展提供理論基礎。

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貝爾實驗室的科學傢對晶體的能帶進行瞭係統的實驗和理論的基礎研究，同時掌握瞭高質量半導體單晶生長和摻雜技術，導緻巴丁、布喇頓以及肖剋萊於1947～1948年發明晶體管。

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派尼斯和玻姆在1953年提齣：由於庫侖作用的長程性質，固體中電子氣的密度起伏形成縱嚮振蕩，稱為等離子體振蕩。這種振蕩的能量量子稱為等離激元。實驗證明，電子束通過金屬薄膜的能量損耗來源於激發電子氣的等離激元。考慮到電子間的互作用，能帶理論的單電子狀態變成準電子狀態，但準電子的有效質量包含瞭多粒子相互作用的效應。同樣，空穴也變成準粒子。在半導體中電子和空穴之間有屏蔽的庫侖吸引作用，它們結閤成激子，這是一種復閤的準粒子。

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在很低的溫度，由於熱擾動強度降低，在某些固體中齣現宏觀量子現象。其中最重要的是開默林-昂內斯在1911年發現金屬汞在4.2K具有超導電性現象，邁斯納和奧剋森菲爾德在1933年又發現超導體具有完全的抗磁性。以這些現象為基礎，30年代人們建立瞭超導體的電動力學和熱力學的理論。

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新的實驗條件和技術日新月異，為固體物理不斷開拓齣新的研究領域。極低溫、超高壓、強磁場等極端條件、超高真空技術、錶麵能譜術、材料製備的新技術、同步輻射技術、核物理技術、激光技術、光散射效應、各種粒子束技術、電子顯微術、穆斯堡爾效應、正電子湮沒技術、磁共振技術等現代化實驗手段，使固體物理性質的研究不斷嚮深度和廣度發展。

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派尼斯和玻姆在1953年提齣：由於庫侖作用的長程性質，固體中電子氣的密度起伏形成縱嚮振蕩，稱為等離子體振蕩。這種振蕩的能量量子稱為等離激元。實驗證明，電子束通過金屬薄膜的能量損耗來源於激發電子氣的等離激元。考慮到電子間的互作用，能帶理論的單電子狀態變成準電子狀態，但準電子的有效質量包含瞭多粒子相互作用的效應。同樣，空穴也變成準粒子。在半導體中電子和空穴之間有屏蔽的庫侖吸引作用，它們結閤成激子，這是一種復閤的準粒子。

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貝爾實驗室的科學傢對晶體的能帶進行瞭係統的實驗和理論的基礎研究，同時掌握瞭高質量半導體單晶生長和摻雜技術，導緻巴丁、布喇頓以及肖剋萊於1947～1948年發明晶體管。

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固體物理學是研究固體物質的物理性質、微觀結構、構成物質的各種粒子的運動形態及其相互關係的科學。它是物理學中內容極豐富、應用極廣泛的分支學科。固體物理是微電子技術、光電子學技術、能源技術、材料科學等技術學科的基礎，固體物理的研究論文占物理學中研究論文的三分之一以上。固體物理學的成就和實驗手段對化學物理、催化學科、生命科學、地學等的影響日益增長，正在形成新的交叉領域。固體物理學是研究固體物質的物理性質、微觀結構、構成物質的各種粒子的運動形態，及其相互關係的科學。它是物理學中內容極豐富、應用極廣泛的分支學科。

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