目錄
叢書(shū)序
前言
第1 章 固體能帶與電子態(tài) 1
1.1 波粒二象性及薛定諤方程 1
1.1.1 電子的波動(dòng)性和粒子性 1
1.1.2 波函數(shù) 3
1.1.3 薛定諤方程 5
1.2 金屬自由電子的量子理論 7
1.2.1 金屬自由電子的狀態(tài)和能量 8
1.2.2 電子能態(tài)密度 9
1.2.3 費(fèi)米分布與費(fèi)米能級(jí) 11
1.3 晶體能帶理論基礎(chǔ)概述 12
1.3.1 布洛赫定理及布洛赫波矢 13
1.3.2 近自由電子近似和能帶 17
1.3.3 能帶與原子能級(jí)的關(guān)系 23
1.3.4 金屬、半導(dǎo)體、絕緣體的能帶理論解釋 25
1.4 表面電子態(tài) 28
1.4.1 表面電子態(tài)的產(chǎn)生及模型 28
1.4.2 金屬和半導(dǎo)體表面態(tài) 31
1.4.3 拓?fù)洳牧系谋砻鎽B(tài) 33
本章小結(jié) 35
習(xí)題 35
參考文獻(xiàn) 35
第2 章 材料的導(dǎo)電行為 37
2.1 材料的導(dǎo)電性 37
2.1.1 載流子 37
2.1.2 電阻率和電導(dǎo)率 38
2.2 金屬的導(dǎo)電性 39
2.2.1 金屬的導(dǎo)電機(jī)理 39
2.2.2 影響金屬導(dǎo)電性的因素 42
2.2.3 固溶體的電阻率 48
2.3 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性 51
2.3.1 半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)與電子態(tài) 51
2.3.2 半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷 56
2.3.3 半導(dǎo)體中的載流子濃度 60
2.3.4 半導(dǎo)體中的載流子輸運(yùn) 75
2.3.5 半導(dǎo)體中的非平衡載流子 81
2.3.6 pn 結(jié)的I-V 特性 85
2.4 離子晶體的導(dǎo)電性 87
2.4.1 離子載流子濃度 87
2.4.2 離子導(dǎo)電機(jī)制 88
2.4.3 影響離子導(dǎo)電的因素 93
本章小結(jié) 94
習(xí)題 94
參考文獻(xiàn) 94
第3 章 介電性能與電介質(zhì) 96
3.1 電介質(zhì)及其極化 96
3.1.1 極化現(xiàn)象及其物理量 96
3.1.2 電介質(zhì)的極化機(jī)制 97
3.1.3 宏觀極化強(qiáng)度與微觀極化率關(guān)系 101
3.2 交變電場(chǎng)中的電介質(zhì) 103
3.2.1 復(fù)介電常數(shù) 103
3.2.2 介電弛豫和頻率響應(yīng) 105
3.2.3 介電損耗 107
3.3 鐵電性 109
3.3.1 鐵電體和鐵電疇 109
3.3.2 鐵電體自發(fā)極化的起源 111
3.3.3 鐵電相變 112
3.3.4 多鐵性 114
3.4 鐵電體的物理效應(yīng) 115
3.4.1 壓電效應(yīng) 115
3.4.2 熱釋電效應(yīng) 120
3.4.3 電致伸縮效應(yīng) 123
本章小結(jié) 125
習(xí)題 125
參考文獻(xiàn) 125
第4 章 材料的磁學(xué)性質(zhì) 126
4.1 磁學(xué)基礎(chǔ) 126
4.1.1 磁性來(lái)源 126
4.1.2 磁學(xué)基本量 129
4.1.3 磁性分類(lèi) 130
4.2 交換作用與磁有序 132
4.2.1 交換作用 133
4.2.2 鐵磁性 135
4.2.3 反鐵磁性 136
4.2.4 亞鐵磁性 137
4.3 磁疇結(jié)構(gòu)與技術(shù)磁化 138
4.3.1 強(qiáng)磁材料內(nèi)的各種相互作用能 138
4.3.2 磁疇結(jié)構(gòu)與磁疇壁 141
4.3.3 磁化曲線、技術(shù)磁化與磁滯回線 142
4.4 鐵磁材料的動(dòng)態(tài)磁化 146
4.4.1 動(dòng)態(tài)磁化的時(shí)間效應(yīng) 147
4.4.2 動(dòng)態(tài)磁化的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率 148
4.4.3 動(dòng)態(tài)磁化的能量損耗 149
4.5 強(qiáng)磁材料與磁物理效應(yīng) 151
4.5.1 強(qiáng)磁材料 151
4.5.2 磁物理效應(yīng) 152
本章小結(jié) 157
習(xí)題 158
參考文獻(xiàn) 158
第5 章 材料的光學(xué)特性 159
5.1 光的基本性質(zhì)及描述 159
5.1.1 宏觀光學(xué)現(xiàn)象 159
5.1.2 光的電磁波描述 160
5.1.3 麥克斯韋方程組簡(jiǎn)介 162
5.1.4 電磁場(chǎng)的復(fù)數(shù)描述 165
5.1.5 量子光學(xué)簡(jiǎn)介——光子的概念 166
5.2 光與材料相互作用基礎(chǔ) 167
5.2.1 材料的光學(xué)常數(shù) 167
5.2.2 光的吸收與色散 169
5.2.3 薄膜的反射、透射 171
5.2.4 光的散射 173
5.3 各類(lèi)材料的光學(xué)特性 175
5.3.1 晶體光學(xué)常數(shù)的各向異性 175
5.3.2 晶體的非線性響應(yīng) 178
5.3.3 金屬的光學(xué)性質(zhì) 179
5.3.4 半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì) 181
5.3.5 非晶態(tài)材料的光學(xué)性質(zhì) 184
5.4 材料的發(fā)光 186
5.4.1 黑體輻射 186
5.4.2 發(fā)光與電子躍遷 188
5.4.3 受激輻射與激光 190
5.5 先進(jìn)光學(xué)特性及應(yīng)用 192
5.5.1 光學(xué)超材料 192
5.5.2 光子晶體 195
5.5.3 低維材料的光學(xué)性質(zhì) 198
5.5.4 人工智能與光學(xué) 201
本章小結(jié) 203
習(xí)題 203
參考文獻(xiàn) 204
第6 章 材料的熱學(xué)性能 205
6.1 晶格振動(dòng) 205
6.1.1 簡(jiǎn)諧近似和簡(jiǎn)正坐標(biāo) 205
6.1.2 一維單原子鏈與格波 207
6.1.3 晶格振動(dòng)的量子化與聲子 212
6.2 熱容 213
6.2.1 熱容的基本概念 213
6.2.2 晶體熱容的量子理論 214
6.2.3 不同材料的熱容特性 218
6.2.4 相變對(duì)熱容的影響 219
6.3 熱膨脹 220
6.3.1 熱膨脹系數(shù) 221
6.3.2 熱膨脹的微觀機(jī)制 222
6.3.3 影響熱膨脹的因素 223
6.4 熱傳導(dǎo) 225
6.4.1 熱傳導(dǎo)的基本概念和規(guī)律 225
6.4.2 熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)制 227
6.4.3 影響熱傳導(dǎo)的因素 230
6.5 熱穩(wěn)定性 233
6.5.1 熱穩(wěn)定性的定義和表征 233
6.5.2 熱應(yīng)力 233
6.5.3 抗熱沖擊性能 235
本章小結(jié) 238
習(xí)題 239
參考文獻(xiàn) 239