量子力學是描述微觀物質(zhì)的理論，與相對論一起被認為是現(xiàn)代物理學的兩大基本支柱。這一理論的發(fā)展不僅革命化地改變了人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其相互作用的理解，還科學地揭示了許多奇怪的變化規(guī)律，甚至準確預言了很多無法用直覺想象出來的現(xiàn)象。量子力學是微電子專業(yè)學生學習固體物理、半導體物理等課程的基礎(chǔ)，也是從事量子器件研究的基礎(chǔ)。因此，教師后續(xù)專業(yè)課程能否順利開展與學生對該課程的掌握程度密切相關(guān)。 基于作者長期從事微電子專業(yè)量子力學課程教學的課堂經(jīng)驗，我們編寫了這本適合微電子專業(yè)學生課堂學習或研究參考的書籍。教師難講、學生難學是該課程長期存在的教學問題究其原因，作者認為可歸納為以下幾點： （1） 學習量子力學需先修多門數(shù)學課程，且有的內(nèi)容必須達到熟練應用的程度。而實際情況是，學生知道其內(nèi)容而不能熟練應用，這造成了量子力學中因數(shù)學問題而產(chǎn)生的教學難點。 （2） 量子力學中許多概念抽象、難于理解，如位置與動量為何不能同時測定、表象理論如何理解、本征值問題的求解等。因此，老師與學生之間的互動、學生之間的討論、課后學生的獨立思考這些環(huán)節(jié)愈發(fā)重要。特別是課后學生獨立思考這一環(huán)節(jié)，對教材提出了非常高的要求。 （3） 學以致用是學習的最終目標；反過來，應用也可以使所學內(nèi)容更加扎實、深刻。例如，基于量子力學中的簡并、非簡并微擾理論及與時間相關(guān)的微擾理論（含時微擾理論），可分別推導獲得半導體物理中晶體Si價帶頂、導帶底E�瞜關(guān)系及載流子散射概率這三個重要的物理概念。而遺憾的是，常見量子力學和半導體物理均未對其予以細致推導，間接限制了學生對這些重要理論及其應用的深刻理解。為此，本書針對目前量子力學教學面臨的問題，擬重點突破量子力學因數(shù)學問題而產(chǎn)生的教學難點，解決量子力學抽象概念具體化的學習難點，補充量子力學面向微電子應用的相關(guān)內(nèi)容，旨在為微電子專業(yè)學生深刻理解量子力學的主要理論及其應用提供重要的參考。 全書共四章 第一章為微粒二象性與狀態(tài)描述，揭示了微觀粒子的波粒二象性，建立了描述微觀粒子狀態(tài)隨時間變化的薛定諤方程； 第二章為薛定諤方程的簡單應用，以一維無限深勢阱、線性諧振子和氫原子問題為例，重點介紹了定態(tài)薛定諤方程的求解過程； 第三章為力學量的算符表示與表象理論，重點討論了量子力學的力學量與算符及其對應本征值的本征函數(shù)的特點，以及如何將薛定諤波動力學微分方程轉(zhuǎn)化為海森堡矩陣力學形式； 第四章為微擾理論及其應用，包括非簡并/簡并微擾理論、含時微擾理論，以及半導體物理中晶體Si導帶、價帶結(jié)論和載流子散射概率解算中的應用。 仍要補充說明的是，本書面向微電子專業(yè)學生，以引導學生量子力學入門、激發(fā)興趣為主。以工程思維解決理科問題，難免出現(xiàn)一些不嚴謹之處，例如本征值討論過程中未考慮連續(xù)譜的情況，讀者可以在日后高等量子力學的學習中補充強化。最后，感謝為本書的出版做出貢獻的老師和學生們。感謝趙新燕、包文濤、魏青、陳航宇、張潔對于本書的幫助，感謝課題組其他同學對于本書出版所做的努力。感謝西安電子科技大學出版社對本書出版的大力協(xié)助，我們十分高興和戚文艷編輯、張倩編輯一起工作，在此一并深表謝意。
宋建軍2018年10月5日