第1章晶體結(jié)構(gòu)1
1.1原子的周期性陣列2
1.1.1晶格平移矢量3
1.1.2結(jié)構(gòu)基元與晶體結(jié)構(gòu)3
1.1.3原胞4
1.2晶格的基本類型5
1.2.1二維晶格的分類5
1.2.2三維晶格的分類7
1.3晶面指數(shù)系統(tǒng)9
1.4簡單晶體結(jié)構(gòu)10
1.4.1氯化鈉型結(jié)構(gòu)10
1.4.2氯化銫型結(jié)構(gòu)11
1.4.3六角密堆積（hcp）型結(jié)構(gòu)12
1.4.4金剛石型結(jié)構(gòu)13
1.4.5立方硫化鋅型結(jié)構(gòu)14
1.5原子結(jié)構(gòu)的直接成像14
1.6非理想晶體結(jié)構(gòu)15
1.6.1無規(guī)堆垛和多型性15
1.7晶體結(jié)構(gòu)的有關(guān)數(shù)據(jù)15
小結(jié)18
習(xí)題18

第2章晶體衍射和倒格子19
2.1晶體衍射19
2.1.1布拉格定律19
2.2散射波振幅21
2.2.1傅里葉分析21
2.2.2倒格矢23
2.2.3衍射條件24
2.2.4勞厄方程25
2.3布里淵區(qū)26
2.3.1簡單立方晶格的倒格子28
2.3.2體心立方晶格的倒格子28
2.3.3面心立方晶格的倒格子29
2.4結(jié)構(gòu)基元的傅里葉分析30
2.4.1體心立方晶格的結(jié)構(gòu)因子31
2.4.2面心立方晶格的結(jié)構(gòu)因子31
2.4.3原子形狀因子32
小結(jié)33
習(xí)題33

第3章晶體結(jié)合與彈性常量36
3.1惰性氣體晶體41
3.1.1范德瓦耳斯-倫敦相互作用41
3.1.2排斥相互作用44
3.1.3平衡晶格常量45
3.1.4內(nèi)聚能46
3.2離子晶體46
3.2.1靜電能或馬德�。∕adelung）能48
3.2.2馬德隆常數(shù)的計(jì)算49
3.3共價(jià)晶體51
3.4金屬晶體53
3.5氫鍵晶體53
3.6原子半徑54
3.6.1離子晶體半徑54
3.7彈性應(yīng)變的分析56
3.7.1膨脹57
3.7.2應(yīng)力分量58
3.8彈性順度與勁度常量58
3.8.1彈性能密度59
3.8.2立方晶體的彈性勁度常量59
3.8.3體積彈性模量與壓縮率60
3.9立方晶體中的彈性波61
3.9.1沿［100］方向的彈性波62
3.9.2沿［110］方向的彈性波62
小結(jié)64
習(xí)題65

第4章 聲子（Ⅰ）：晶格振動(dòng)67
4.1單原子結(jié)構(gòu)基元情況下的晶格振動(dòng)67
4.1.1第一布里淵區(qū)69
4.1.2群速70
4.1.3長波極限71
4.1.4從實(shí)驗(yàn)出發(fā)的力常量的推導(dǎo)71
4.2基元中含有兩個(gè)原子的情況71
4.3彈性波的量子化74
4.4聲子動(dòng)量75
4.5聲子引起的非彈性散射75
小結(jié)76
習(xí)題77

第5章聲子（Ⅱ）：熱學(xué)性質(zhì)79
5.1聲子比熱容79
5.1.1普朗克分布80
5.1.2簡正模的計(jì)算方法80
5.1.3一維情況下的態(tài)密度81
5.1.4三維情況下的態(tài)密度83
5.1.5計(jì)算態(tài)密度的德拜模型83
5.1.6德拜的T3律84
5.1.7計(jì)算態(tài)密度的愛因斯坦模型85
5.1.8D(ω)的一般表達(dá)式87
5.2晶體非諧相互作用88
5.2.1熱膨脹89
5.3導(dǎo)熱性89
5.3.1聲子氣的熱阻率91
5.3.2倒逆過程92
5.3.3非理想晶格的情況93
習(xí)題94

第6章自由電子費(fèi)米氣96
6.1一維情況下的能級(jí)97
6.2溫度對(duì)費(fèi)米-狄拉克分布的影響99
6.3三維情況下的自由電子氣100
6.4電子氣的比熱容102
6.4.1金屬比熱容的實(shí)驗(yàn)結(jié)果105
6.4.2重費(fèi)米子106
6.5電導(dǎo)率和歐姆定律106
6.5.1金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果108
6.5.2倒逆散射109
6.6在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)110
6.6.1霍爾效應(yīng)111
6.7金屬的熱導(dǎo)率113
6.7.1熱導(dǎo)率與電導(dǎo)率之比113
習(xí)題113

第7章能帶116
7.1近自由電子模型117
7.1.1能隙的由來118
7.1.2能隙的大小119
7.2布洛赫函數(shù)120
7.3克勒尼希-彭尼模型120
7.4電子在周期勢(shì)場(chǎng)中的波動(dòng)方程122
7.4.1關(guān)于布洛赫定理的另一種表述形式124
7.4.2電子的格波動(dòng)量124
7.4.3關(guān)于中心方程的解124
7.4.4倒易空間中的克勒尼希-彭尼模型125
7.4.5空格點(diǎn)近似126
7.4.6在布里淵區(qū)邊界附近的近似解126
7.5能帶中的軌道數(shù)目129
7.5.1金屬和絕緣體129
小結(jié)130
習(xí)題130

第8章半導(dǎo)體晶體132
8.1帶隙134
8.2運(yùn)動(dòng)方程136
8.2.1公式hk�r=F的物理推導(dǎo)137
8.2.2空穴138
8.2.3有效質(zhì)量140
8.2.4有效質(zhì)量的物理基礎(chǔ)141
8.2.5半導(dǎo)體中的有效質(zhì)量142
8.2.6硅和鍺144
8.3本征載流子濃度145
8.3.1本征遷移率147
8.4雜質(zhì)導(dǎo)電性148
8.4.1施主態(tài)148
8.4.2受主態(tài)150
8.4.3施主和受主的熱致電離151
8.5溫差電效應(yīng)151
8.6半金屬152
8.7超晶格153
8.7.1布洛赫振子153
8.7.2齊納隧道效應(yīng)153
小結(jié)154
習(xí)題154

第9章費(fèi)米面和金屬156
簡約布里淵區(qū)圖式157
周期布里淵區(qū)圖式159
9.1費(fèi)米面的結(jié)構(gòu)159
9.1.1近自由電子的情況160
9.2電子軌道、空穴軌道和開放軌道162
9.3能帶的計(jì)算164
9.3.1能帶計(jì)算的緊束縛法164
9.3.2維格納-賽茨法166
9.3.3內(nèi)聚能167
9.3.4贗勢(shì)法168
9.4費(fèi)米面研究中的實(shí)驗(yàn)方法171
9.4.1磁場(chǎng)中的軌道量子化171
9.4.2德哈斯-范阿爾芬效應(yīng)172
9.4.3極值軌道175
9.4.4銅的費(fèi)米面175
9.4.5磁擊穿177
小結(jié)178
習(xí)題178

第10章超導(dǎo)電性180
10.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果概述181
10.1.1超導(dǎo)電性的普遍性183
10.1.2磁場(chǎng)導(dǎo)致超導(dǎo)電性的破壞184
10.1.3邁斯納效應(yīng)184
10.1.4比熱容186
10.1.5能隙187
10.1.6微波及紅外性質(zhì)188
10.1.7同位素效應(yīng)189
10.2理論研究概述189
10.2.1超導(dǎo)相變熱力學(xué)189
10.2.2倫敦方程191
10.2.3相干長度193
10.2.4超導(dǎo)電性的BCS理論194
10.2.5BCS基態(tài)194
10.2.6超導(dǎo)環(huán)內(nèi)的磁通量子化195
10.2.7持續(xù)電流的存在時(shí)間197
10.2.8第Ⅱ類超導(dǎo)體197
10.2.9渦旋態(tài)198
10.2.10Hc1和Hc2的估算198
10.2.11單粒子隧道效應(yīng)200
10.2.12約瑟夫森超導(dǎo)體隧道貫穿現(xiàn)象201
10.2.13直流（DC）約瑟夫森效應(yīng)201
10.2.14交流（AC）約瑟夫森效應(yīng)202
10.2.15宏觀量子相干性203
10.3高溫超導(dǎo)體204
小結(jié)（CGS）205
習(xí)題205
參考文獻(xiàn)206

第11章抗磁性與順磁性207
11.1朗之萬抗磁性方程208
11.2單核體系抗磁性的量子理論209
11.3順磁性210
11.4順磁性的量子理論210
11.4.1稀土離子212
11.4.2洪德定則212
11.4.3鐵族離子213
11.4.4晶體場(chǎng)劈裂214
11.4.5軌道角動(dòng)量猝滅214
11.4.6光譜劈裂因子216
11.4.7與溫度無關(guān)的范弗萊克順磁性216
11.5絕熱去磁致冷217
11.5.1核去磁218
11.6傳導(dǎo)電子的順磁磁化率219
小結(jié)（CGS）221
習(xí)題221

第12章鐵磁性與反鐵磁性223
12.1鐵磁序224
12.1.1居里點(diǎn)和交換積分224
12.1.2飽和磁化強(qiáng)度對(duì)溫度的依賴關(guān)系226
12.1.3絕對(duì)零度下的飽和磁化強(qiáng)度227
12.2磁波子229
12.2.1自旋波的量子化231
12.2.2磁波子的熱激發(fā)231
12.3中子磁散射232
12.4亞鐵磁序233
12.4.1亞鐵磁體的居里溫度及其磁化率234
12.4.2鐵石榴石（Iron Garnets）235
12.5反鐵磁序235
12.5.1奈爾溫度以下的磁化率237
12.5.2反鐵磁性磁波子238
12.6鐵磁疇239
12.6.1各向異性能240
12.6.2疇間的過渡區(qū)域241
12.6.3磁疇的起因242
12.6.4矯頑力和磁滯243
12.7單疇粒子244
12.7.1地磁和生物磁性245
12.7.2磁力顯微術(shù)245
小結(jié)（CGS）246
習(xí)題246

第13章磁共振249
13.1核磁共振250
13.1.1運(yùn)動(dòng)方程251
13.2譜線寬度255
13.2.1線寬的運(yùn)動(dòng)致窄效應(yīng)255
13.3超精細(xì)劈裂257
13.3.1舉例：順磁性點(diǎn)缺陷258
A.鹵化堿晶體中的F心258
B.硅中的施主原子259
13.3.2奈特移位（Knight Shift）260
13.4核四極矩共振261
13.5鐵磁共振261
13.5.1鐵磁共振（FMR）中的形狀效應(yīng)262
13.5.2自旋波共振262
13.6反鐵磁共振264
13.7電子順磁共振265
13.7.1線寬的交換致窄效應(yīng)265
13.7.2譜線的零場(chǎng)劈裂現(xiàn)象265
13.8微波激射作用的原理265
13.8.1三能級(jí)微波激射器266
13.8.2激光器267
小結(jié)（CGS）268
習(xí)題268

第14章介電體和鐵電體270
A.麥克斯韋方程組(Maxwell Equations)271
B.極化強(qiáng)度（Polarization)271
14.1宏觀電場(chǎng)272
14.1.1退極化場(chǎng)E1273
14.2原子位置上的局部場(chǎng)275
14.2.1洛倫茲場(chǎng)E2276
14.2.2空腔內(nèi)諸偶極子的場(chǎng)E3276
14.3介電常量與極化率277
14.3.1電子極化率278
14.3.2電子極化率的經(jīng)典理論279
14.3.3舉例：頻率依賴性279
14.4結(jié)構(gòu)相變279
14.5鐵電晶體280
14.5.1鐵電晶體的分類280
14.6位移相變282
14.6.1軟光學(xué)聲子283
14.6.2相變的朗道（Landau）理論284
14.6.3二級(jí)相變285
14.6.4一級(jí)相變285
14.6.5反鐵電性286
14.6.6鐵電疇288
14.6.7壓電性288
小結(jié)(CGS)290
習(xí)題290

第15章等離體子、電磁耦子和極化子293
15.1電子氣的介電函數(shù)294
15.1.1介電函數(shù)的定義294
15.1.2等離體光學(xué)294
15.1.3電磁波的色散關(guān)系296
15.1.4等離體中的橫光學(xué)模296
15.1.5金屬的紫外透明性297
15.1.6縱等離體振蕩297
15.2等離體子（Plasmon）298
15.3靜電屏蔽300
15.3.1屏蔽庫侖勢(shì)302
15.3.2贗勢(shì)分量U(0)302
15.3.3莫特型金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變303
15.3.4金屬中的屏蔽效應(yīng)和聲子304
15.4電磁耦子304
15.4.1LST關(guān)系306
15.5電子-電子相互作用309
15.5.1費(fèi)米液體309
15.5.2電子-電子碰撞310
15.6電子-聲子相互作用：極化子311
15.7線型金屬的派爾斯失穩(wěn)性313
小結(jié)（CGS）314
習(xí)題314

第16章光學(xué)過程與激子317
16.1光學(xué)反射比318
16.1.1 克拉默斯-克勒尼希關(guān)系319
16.1.2數(shù)學(xué)注釋320
16.1.3舉例：無碰撞電子氣的電導(dǎo)率321
16.1.4電子的帶間躍遷321
16.2激子322
16.2.1弗侖克爾激子323
A.鹵化堿晶體325
B.分子晶體325
16.2.2弱束縛（莫特-萬尼爾）激子326
16.2.3激子凝聚為電子-空穴液滴（EHD）326
16.3晶體中的拉曼效應(yīng)328
16.3.1利用X射線得到的電子譜329
16.4快粒子在固體中的能量損失330
小結(jié)332
習(xí)題332

第17章表面與界面物理334
17.1重構(gòu)和弛豫334
17.2表面晶體學(xué)335
17.2.1反射高能電子衍射337
17.3 表面電子結(jié)構(gòu)338
17.3.1 功函數(shù)338
17.3.2 熱電子發(fā)射339
17.3.3表面態(tài)339
17.3.4表面上的切向輸運(yùn)340
17.4二維通道情況下的磁致電阻效應(yīng)341
17.4.1整數(shù)量子霍爾效應(yīng)（IQHE）342
17.4.2真實(shí)系統(tǒng)中的IQHE343
17.4.3分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)（FQHE）344
17.5 p-n結(jié)345
17.5.1整流特性346
17.5.2太陽電池和光生伏打型檢測(cè)器346
17.5.3肖特基勢(shì)壘346
17.6異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)347
17.6.1n-N異質(zhì)結(jié)348
17.7半導(dǎo)體激光器349
17.8發(fā)光二極管（LED）350
習(xí)題351

第18章納米結(jié)構(gòu)353
18.1納米結(jié)構(gòu)的顯微成像技術(shù)355
18.1.1電子顯微技術(shù)356
18.1.2 光學(xué)顯微技術(shù)357
18.1.3掃描隧道顯微技術(shù)358
18.1.4 原子力顯微技術(shù)359
18.2 一維（1D）系統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu)361
18.2.1一維（1D）子帶361
18.2.2范霍甫（Van Hove）奇點(diǎn)的光譜技術(shù)362
18.2.3一維金屬——庫侖相互作用和晶格耦合362
18.3一維情況下的電輸運(yùn)365
18.3.1電導(dǎo)量子化和Landauer公式365
18.3.2串聯(lián)共振隧道效應(yīng)中的雙勢(shì)壘366
18.3.3非相干相加和歐姆定律368
18.3.4定域化368
18.3.5電壓探頭及Buttiker-Landauer理論369
18.4零維（0D）系統(tǒng)的電子結(jié)構(gòu)372
18.4.1量子化能級(jí)372
18.4.2半導(dǎo)體納米晶373
18.4.3金屬量子點(diǎn)374
18.4.4離散電荷態(tài)375
18.5零維（0D）情況下的電輸運(yùn)377
18.5.1庫侖振蕩377
18.5.2自旋、莫特絕緣體和近藤效應(yīng)379
18.5.3超導(dǎo)量子點(diǎn)中的庫珀對(duì)效應(yīng)380
18.6振動(dòng)性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)381
18.6.1量子化振動(dòng)模381
18.6.2橫振動(dòng)382
18.6.3比熱容及熱輸運(yùn)383
小結(jié)384
習(xí)題384

第19章非晶固體387
19.1衍射圖樣387
19.1.1單原子非晶材料388
19.1.2徑向分布函數(shù)389
19.1.3透明石英（SiO2）的結(jié)構(gòu)389
19.2玻璃391
19.2.1黏度和原子（分子）的跳遷速率392
19.3非晶鐵磁體393
19.4非晶半導(dǎo)體393
19.5非晶固體中的低能激發(fā)394
19.5.1比熱容的計(jì)算394
19.5.2熱導(dǎo)率396
19.6纖維光學(xué)396
19.6.1瑞利（Rayleigh）衰減397
習(xí)題397

第20章點(diǎn)缺陷399
20.1晶格空位399
20.2擴(kuò)散401
20.2.1金屬403
20.3色心403
20.3.1F心404
20.3.2鹵化堿晶體中的其他色心404
習(xí)題406

第21章位錯(cuò)407
21.1單晶體的剪切強(qiáng)度407
21.1.1滑移408
21.2位錯(cuò)409
21.2.1伯格斯矢量（Burgers Vector）411
21.2.2位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)412
21.2.3低角晶界413
21.2.4位錯(cuò)密度415
21.2.5位錯(cuò)增殖和滑移415
21.3合金的強(qiáng)度416
21.4位錯(cuò)與晶體生長418
21.4.1晶須419
21.5材料的硬度420
習(xí)題420

第22章合金422
22.1概述422
22.2替代式固溶體——休姆-羅瑟里（Hume-Rothery）定則424
22.3有序-無序轉(zhuǎn)變427
22.3.1有序化的基本理論428
22.4相圖430
22.4.1共晶現(xiàn)象430
22.5過渡金屬合金431
22.5.1導(dǎo)電性433
22.6近藤效應(yīng)433
習(xí)題435

附錄436
附錄A反射譜線對(duì)溫度的依賴關(guān)系436
附錄B計(jì)算格點(diǎn)和的埃瓦爾德方法438
B1.關(guān)于偶極子陣列格點(diǎn)和的埃瓦爾德-科爾菲爾德計(jì)算方法440
附錄C彈性波的量子化：聲子440
C1.聲子坐標(biāo)441
C2.產(chǎn)生算符與湮滅算符442
附錄D費(fèi)米-狄拉克分布函數(shù)444
附錄Edk/dt表達(dá)式的推導(dǎo)445
附錄F玻爾茲曼輸運(yùn)方程446
F1.粒子擴(kuò)散447
F2.經(jīng)典分布447
F3.費(fèi)米-狄拉克分布449
F4.電導(dǎo)率450
附錄G矢勢(shì)、場(chǎng)動(dòng)量和規(guī)范變換450
G1.拉格朗日運(yùn)動(dòng)方程450
G2.哈密頓量的推導(dǎo)451
G3.場(chǎng)動(dòng)量451
G4.規(guī)范變換452
G5.倫敦方程中的規(guī)范453
附錄H庫珀對(duì)453
附錄I金茲堡-朗道方程455
附錄J電子-聲子碰撞457

常用數(shù)值表460

元素周期表