固體物理學(xué)

目錄
第1章 晶體結(jié)構(gòu)和晶體衍射 1
1.1 晶體的周期性結(jié)構(gòu) 2
1.1.1 點(diǎn)陣和基元 2
1.1.2 簡(jiǎn)單格子（布喇菲格子）與復(fù)式格子 3
1.1.3 原胞和基矢 3
1.1.4 威格納-賽茲原胞 4
1.2 幾種典型的晶體結(jié)構(gòu) 6
1.2.1 簡(jiǎn)單立方 6
1.2.2 面心立方 6
1.2.3 體心立方 7
1.2.4 幾種重要的復(fù)式格子 8
1.3 密堆積結(jié)構(gòu)和配位數(shù) 11
1.3.1 密堆積結(jié)構(gòu) 11
1.3.2 典型晶體結(jié)構(gòu)的配位數(shù) 13
1.3.3 致密度 13
1.4 晶列與晶向指數(shù)、晶面與晶面指數(shù) 14
1.4.1 晶列、晶向與晶向指數(shù) 14
1.4.2 晶面與晶面指數(shù)、米勒指數(shù) 14
1.4.3 六角晶體中晶面族的米勒指數(shù) 15
1.5 晶體的對(duì)稱性 16
1.5.1 對(duì)稱性和對(duì)稱操作 16
1.5.2 晶格周期性對(duì)轉(zhuǎn)軸度數(shù)的限制 18
1.5.3 基本的對(duì)稱操作 19
1.5.4 晶體的微觀對(duì)稱性 23
1.6 七大晶系和十四種布喇菲格子 25
1.7 倒格子和布里淵區(qū) 28
1.7.1 倒格子的定義 28
1.7.2 倒格子與正格子之間的關(guān)系 30
1.7.3 布里淵區(qū)（倒格子的原胞） 32
1.8 X射線衍射和晶體結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)確定 36
1.8.1 晶體中X射線的衍射方程 37
1.8.2 原子散射因子和幾何結(jié)構(gòu)因子 44
習(xí)題 49
第2章 晶體的結(jié)合 54
2.1 結(jié)合力和結(jié)合能的一般性質(zhì) 54
2.1.1 晶體的結(jié)合力和結(jié)合能 54
2.1.2 晶體結(jié)合力的來(lái)源 56
2.1.3 晶體的物理特征量 57
2.2 五種基本的晶體結(jié)合類型 58
2.2.1 離子結(jié)合與離子晶體 59
2.2.2 范德瓦耳斯結(jié)合與分子晶體 71
2.2.3 共價(jià)結(jié)合與共價(jià)晶體 77
2.2.4 金屬結(jié)合與金屬晶體 82
2.2.5 氫鍵結(jié)合與氫鍵晶體 83
2.2.6 混合鍵晶體 87
習(xí)題 92
第3章 晶體中的缺陷 94
3.1 缺陷的分類 94
3.1.1 點(diǎn)缺陷的形成及類型 94
3.1.2 熱缺陷的統(tǒng)計(jì)數(shù)目和缺陷數(shù)目測(cè)量 98
3.1.3 色心 102
3.1.4 線缺陷 105
3.1.5 面缺陷 113
3.2 晶體中粒子的擴(kuò)散過(guò)程和離子晶體的導(dǎo)電性 116
3.2.1 晶體中粒子的擴(kuò)散過(guò)程 116
3.2.2 離子晶體的導(dǎo)電性 120
習(xí)題 122
第4章 晶格振動(dòng)和晶體的熱學(xué)性質(zhì) 124
4.1一維晶格的振動(dòng) 124
4.1.1一維簡(jiǎn)單格子 125
4.1.2一維復(fù)式格子 129
4.2周期性邊界條件 133
4.3三維晶格的振動(dòng) 135
4.3.1 三維晶格振動(dòng)方程 135
4.3.2 三維晶格振動(dòng)的波矢數(shù)目和頻率數(shù)目 136
4.3.3 三維晶格振動(dòng)譜的表示方法 138
4.4 模式密度 139
4.5 簡(jiǎn)正振動(dòng)和格波的量子理論 141
4.5.1 晶格的簡(jiǎn)正振動(dòng) 141
4.5.2 格波的量子理論和聲子的概念 146
4.6 晶體的熱學(xué)性質(zhì) 148
4.6.1 固體比熱的愛(ài)因斯坦模型 150
4.6.2 固體比熱的德拜模型 152
4.6.3晶體的非簡(jiǎn)諧效應(yīng) 156
4.7晶體的物態(tài)方程 161
4.8 聲子振動(dòng)譜的測(cè)量方法 163
習(xí)題 165
第5章 金屬自由電子論 167
5.1 德魯特經(jīng)典自由電子氣模型 167
5.1.1 對(duì)歐姆定律的微觀解釋 169
5.1.2 自由電子氣的比熱 170
5.1.3 對(duì)維德曼-弗蘭茲定律的微觀解釋 171
5.1.4 經(jīng)典自由電子氣模型的缺陷 172
5.2 索末菲自由電子氣模型 172
5.2.1 金屬自由電子氣的能態(tài)密度 173
5.2.2 電子氣的費(fèi)米能量 177
5.2.3 化學(xué)勢(shì)與溫度關(guān)系 183
5.3 自由電子氣的比熱 186
5.4 金屬的電導(dǎo)率和歐姆定律 189
5.5 金屬的熱傳導(dǎo) 191
5.6 電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 193
5.6.1 朗道能級(jí) 193
5.6.2 朗道能級(jí)的簡(jiǎn)并度 195
5.6.3 磁場(chǎng)中電子的能態(tài)密度 196
5.6.4 德哈斯-范阿爾芬效應(yīng) 197
5.6.5 霍爾效應(yīng) 201
習(xí)題 207
第6章 固體能帶理論 209
6.1 周期性勢(shì)場(chǎng)和布洛赫電子 210
6.1.1布洛赫波 212
6.1.2 能帶的三種表示方法 216
6.2 近自由電子近似 218
6.2.1 一維周期勢(shì)作為微擾 219
6.2.2 一維簡(jiǎn)并微擾 223
6.2.3 三維情況 227
6.3 緊束縛近似 231
6.3.1 緊束縛近似能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算 231
6.3.2 立方晶體的能帶和有效質(zhì)量 236
6.4 布洛赫電子的等能面和能態(tài)密度 241
6.4.1 布洛赫電子的等能面 241
6.4.2 布洛赫電子的能態(tài)密度 242
6.5 布洛赫電子的準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動(dòng) 243
6.5.1 布洛赫電子的平均速度 243
6.5.2 布洛赫電子的加速度及有效質(zhì)量 246
6.6 固體導(dǎo)電性能的能帶理論解釋 251
6.6.1 滿帶和不滿帶對(duì)電流的貢獻(xiàn) 251
6.6.2 絕緣體、導(dǎo)體、半導(dǎo)體和半金屬 252
6.6.3 近滿帶和空穴的概念 255
習(xí)題 257
參考書目及主要參考文獻(xiàn) 260
常用基本物理常量 264
書中用到的主要公式及方程 265
正文索引 272
元素周期表