緒論 1 第1章 材料的電子理論 4 1.1 波函數(shù)和薛定諤方程 4 1.1.1 波粒二象性 4 1.1.2 波函數(shù) 5 1.1.3 費(fèi)米子和玻色子 6 1.1.4 薛定諤方程 7 1.2 經(jīng)典統(tǒng)計(jì)和量子統(tǒng)計(jì) 8 1.2.1 玻爾茲曼經(jīng)典統(tǒng)計(jì) 8 1.2.2 費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì) 8 1.2.3 玻色-愛(ài)因斯坦統(tǒng)計(jì) 9 1.3 自由電子論 9 1.3.1 量子自由電子基本假設(shè) 9 1.3.2 自由電子的能量狀態(tài) 10 1.3.3 周期性邊界條件和波矢取值 11 1.3.4 能態(tài)密度 12 1.3.5 基態(tài)與費(fèi)米能 12 1.3.6 激發(fā)態(tài) 14 1.4 能帶理論 16 1.4.1 能帶理論基本假設(shè)和單電子薛定諤方程 16 1.4.2 布洛赫定理 17 1.4.3 波矢k的取值和波矢密度 17 1.4.4 能帶結(jié)構(gòu) 18 1.4.5 布洛赫電子等能面和能態(tài)密度 20 1.4.6 準(zhǔn)經(jīng)典近似 23 1.4.7 導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體的 能帶論解釋 25 本章小結(jié) 28 思考題 29 第2章 缺陷物理 30 2.1 晶體結(jié)構(gòu)的缺陷 30 2.1.1 點(diǎn)缺陷 30 2.1.2 線缺陷 31 2.1.3 面缺陷 31 2.2 點(diǎn)缺陷的類型及缺陷反應(yīng) 31 2.2.1 本征缺陷 32 2.2.2 雜質(zhì)缺陷 32 2.2.3 電子缺陷 32 2.3 缺陷平衡 33 2.3.1 吉布斯自由能判據(jù) 33 2.3.2 點(diǎn)缺陷濃度 33 2.3.3 點(diǎn)缺陷對(duì)材料性能的影響 34 2.4 點(diǎn)缺陷的擴(kuò)散 35 2.4.1 擴(kuò)散方程和擴(kuò)散系數(shù) 36 2.4.2 自擴(kuò)散的微觀機(jī)制 37 2.5 離子晶體的點(diǎn)缺陷 39 2.5.1 離子晶體中的點(diǎn)缺陷 39 2.5.2 色心 39 2.6 位錯(cuò) 40 2.6.1 位錯(cuò)類型 40 2.6.2 位錯(cuò)能 41 2.6.3 位錯(cuò)滑移與塑性變形 42 2.6.4 位錯(cuò)對(duì)晶體性質(zhì)的影響 43 本章小結(jié) 45 思考題 45 第3章 熱性物理 46 3.1 晶格振動(dòng)及能量 46 3.1.1 晶格振動(dòng)與聲子 46 3.1.2 模式密度 47 3.2 材料的熱容 48 3.2.1 比熱容的概念 49 3.2.2 熱容一般表達(dá)式 49 3.2.3 愛(ài)因斯坦理論 50 3.2.4 德拜理論 51 3.3 材料的熱傳導(dǎo) 53 3.3.1 晶格振動(dòng)的非簡(jiǎn)諧效應(yīng) 53 3.3.2 倒逆散射與熱傳導(dǎo) 53 3.3.3 熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系 54 3.4 材料的熱膨脹 56 3.4.1 熱膨脹的定義 56 3.4.2 熱膨脹的微觀機(jī)理 56 3.4.3 實(shí)際材料的熱膨脹 57 本章小結(jié) 59 思考題 59 第4章 磁性物理 61 4.1 磁學(xué)基本量與材料磁性分類 61 4.1.1 磁學(xué)基本量 61 4.1.2 材料的磁性分類 63 4.2 原子（離子）的磁性 63 4.3 抗磁性及順磁性 66 4.3.1 抗磁體 66 4.3.2 順磁體 67 4.4 鐵磁性 69 4.4.1 鐵磁性的概念 69 4.4.2 外斯磁場(chǎng)理論 71 4.4.3 海森堡電子交換理論 71 4.5 反鐵磁性及亞鐵磁性 73 4.5.1 反鐵磁性 73 4.5.2 反鐵磁性的唯象理論 74 4.5.3 反鐵磁性交換作用 75 4.5.4 亞鐵磁性 75 4.6 磁疇與技術(shù)磁化 78 4.6.1 磁疇的形成 78 4.6.2 磁晶各向異性能 78 4.6.3 技術(shù)磁化 79 本章小結(jié) 80 思考題 81 第5章 導(dǎo)電物理 82 5.1 載流子及其遷移 82 5.2 金屬導(dǎo)電 84 5.2.1 金屬導(dǎo)電理論 84 5.2.2 金屬電導(dǎo)率和溫度的關(guān)系 86 5.3 半導(dǎo)體的電導(dǎo) 87 5.3.1 本征半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) 88 5.3.2 典型半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) 88 5.3.3 半導(dǎo)體的本征光吸收 90 5.3.4 電子的有效質(zhì)量和空穴 90 5.3.5 雜質(zhì)（摻雜）半導(dǎo)體 92 5.3.6 本征半導(dǎo)體熱平衡載流子的統(tǒng)計(jì)分布 94 5.3.7 雜質(zhì)半導(dǎo)體的熱平衡載流子 97 5.3.8 溫度對(duì)載流子濃度的影響 98 5.3.9 半導(dǎo)體的電導(dǎo)率 98 5.4 p-n結(jié) 100 5.4.1 p-n結(jié)的平衡勢(shì)壘 100 5.4.2 p-n結(jié)的整流特性和應(yīng)用 101 5.4.3 p-n結(jié)的光生伏特效應(yīng) 102 5.4.4 p-n結(jié)的光發(fā)射 103 5.5 材料的離子電導(dǎo) 103 5.5.1 離子導(dǎo)電理論 103 5.5.2 離子電導(dǎo)與擴(kuò)散 105 5.5.3 離子導(dǎo)電的影響因素 106 5.6 快離子導(dǎo)體 106 5.6.1 快離子導(dǎo)體簡(jiǎn)介 106 5.6.2 立方穩(wěn)定氧化鋯 107 本章小結(jié) 108 思考題 109 第6章 電介質(zhì)物理 110 6.1 靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)行為 110 6.1.1 電容和介電常數(shù) 110 6.1.2 電介質(zhì)極化機(jī)制 113 6.1.3 宏觀極化強(qiáng)度和微觀極化率的關(guān)系 116 6.2 交變電場(chǎng)中電介質(zhì)行為及介質(zhì)損耗 117 6.2.1 復(fù)介電常數(shù)與介質(zhì)損耗 117 6.2.2 電介質(zhì)弛豫和頻率響應(yīng) 119 6.2.3 介電損耗分析 120 6.3 固體電介質(zhì)的電導(dǎo)與擊穿 121 6.3.1 介電強(qiáng)度 121 6.3.2 介電強(qiáng)度影響因素 122 本章小結(jié) 123 思考題 123 第7章 鐵電物理 125 7.1 壓電性能 125 7.1.1 壓電效應(yīng)與壓電材料 125 7.1.2 壓電效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)制 127 7.1.3 常見(jiàn)的壓電材料及應(yīng)用 128 7.2 熱釋電性能 129 7.2.1 熱釋電效應(yīng) 129 7.2.2 熱釋電效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)制 130 7.3 鐵電相變與晶體的結(jié)構(gòu)變化 130 7.3.1 鐵電效應(yīng)與鐵電體 130 7.3.2 鐵電效應(yīng)微觀機(jī)制 132 本章小結(jié) 133 思考題 134 第8章 納米物理 135 8.1 納米顆粒的基本效應(yīng) 135 8.1.1 量子尺寸效應(yīng) 135 8.1.2 小尺寸效應(yīng) 137 8.1.3 表面效應(yīng) 137 8.1.4 宏觀量子隧道效應(yīng) 138 8.1.5 庫(kù)侖堵塞效應(yīng)與量子隧穿效應(yīng) 138 8.1.6 介電限域效應(yīng) 139 8.1.7 量子限域效應(yīng) 139 8.2 納米顆粒的物理特性 140 8.2.1 納米微粒的熱學(xué)性能 140 8.2.2 納米微粒的光學(xué)性能 143 8.2.3 納米微粒的電學(xué)性能 145 8.2.4 納米微粒的磁學(xué)性能 148 8.3 納米微粒的力學(xué)特性 151 8.3.1 彈性模量 151 8.3.2 納米金屬的強(qiáng)度 152 8.3.3 納米金屬的塑性 152 8.3.4 超塑性 152 本章小結(jié) 153 思考題 154 參考文獻(xiàn) 155