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第一章 晶体结构1

1-1 晶体的宏观特征1

1-2 原子的周期性排列3

一、一维格子的情况4

二、三维格子的情况5

1-3 晶体的对称性7

一、ｎ重旋转对称轴8

二、ｎ重象转轴8

三、滑移反映面9

四、ｎ重螺旋轴10

1-4 晶系和布喇菲原胞12

一、三斜晶系12

二、单斜晶系12

三、正交晶系13

四、正方(四角)晶系13

五、立方晶系13

六、三角晶系13

七、六角晶系13

1-5 晶列指数和晶面指数15

一、晶列指数15

二、晶面指数(密勒指数)16

三、面间距17

1-6 倒格子18

一、倒格点阵18

二、倒格子基矢和正格子基矢的关系18

三、倒格子的特征19

1-7 简单的晶体结构21

一、氯化钠结构21

二、氯化铯结构21

三、六角密积结构22

四、金刚石结构24

五、闪锌矿结构(立方硫化锌结构)24

1-8 晶体衍射25

一、劳厄衍射方程和布拉格定律26

二、原子散射因子28

三、几何结构因子29

四、X射线衍射的实验方法30

五、电子衍射30

六、中子衍射31

第二章 晶体的结合33

2-1 晶体结合的类型33

一、离子晶体33

二、共价晶体(或原子晶体)33

三、金属晶体34

四、分子晶体34

五、氢键晶体34

2-2 晶体的结合力和结合能36

2-3 离子晶体37

一、离子晶体的互作用势能38

二、马德隆常数的计算40

三、晶体极化对结合能的影响42

2-4 分子晶体43

一、范德瓦耳斯互作用能43

二、排斥能44

三、结合能45

2-5 共价晶体46

2-6 原子半径47

一、四面体共价原子半径49

二、离子晶体半径49

第三章 晶格振动与固体的热学性质50

3-1 一维原子链的振动50

一、一维原子链的振动50

二、色散关系与布里渊区52

三、群速53

四、长波54

五、纵波与横波54

六、两种不同原子构成的链的振动54

七、玻恩-卡门边界条件56

3-2 三维晶格的振动与声子的概念57

一、三维晶格的振动58

二、布?渊区的具体构成方法；锗与硅的色散关系58

三、声子的概念61

四、声子的动量62

3-3 晶格比热63

一、晶格的热运动63

二、晶格的比热理论64

三、频谱密度64

四、爱因斯坦模型65

五、德拜模型66

3-4 热膨胀与热传导67

一、热膨胀67

二、热传导68

三、声子与声子的碰撞70

四、其它碰撞过程及对热导率的影响71

第四章 晶体中的缺陷73

4-1 点缺陷及其运动73

一、点缺陷的种类和数目73

二、点缺陷的运动75

4-2 原子扩散77

一、扩散现象和扩散方程77

二、扩散过程的微观机构78

三、外来杂质原子在晶体中的扩散80

4-3 线缺陷——位错81

一、晶体的范性形变和晶面的滑移82

二、滑移的临界切应力82

三、位错的基本类型83

四、位错的特性86

五、位错密度86

4-4 位错的产生与增殖机构87

一、位错的延伸87

二、空位团的崩塌87

三、位错的增殖机构88

4-5 位错的运动89

一、滑移面相互平行的正棱位错和负棱位错的相遇90

二、滑移面相互正交的两个棱位错的相遇90

三、一个棱位错和一个螺位错相交90

4-6 面缺陷——小角晶界和层错91

一、小角晶界91

二、层错92

4-7 硅晶体中的常见缺陷95

一、点缺陷95

二、线缺陷95

三、面缺陷97

第五章 合金与相图98

5-1 相图98

5-2 溶解度无限的固溶体的相图100

5-3 溶解度有限的固溶体的相图104

5-4 具有中间相的正常价化合物的二元相图108

5-5 合金的热力学111

一、合金的自由能111

二、复相平衡时的自由能曲线114

三、用自由能曲线解释相图116

四、用吉布斯相律解释相图118

5-6 合金的分类119

一、固溶体119

二、中间相化合物125

第六章 晶体中的电子状态130

6-1 金属中自由电子的状态130

一、固体中应用量子力学的必要性；薛定谔方程131

二、方势阱中的自由电子——周期性边界条件131

6-2 准自由电子近似133

一 、晶格的周期性势场134

二、准自由电子近似——微扰法135

三、禁带的形成137

四、三维晶格的情形139

五、简约波矢；面心立方晶格的能带141

六、锗、硅在准自由电子近似下的能带结构142

6-3 能带的各种计算方法143

一、布洛赫函数及布洛赫定理143

二、紧束缚近似144

三、原胞法148

四、波函数的其它近似方法150

五、赝势法150

六、简约布里渊区内E、k的一般性质152

七、半导体材料的能带153

6-4 能带电子的运动156

一、电子的速度156

二、速度和能量的关系157

三、电子在外力下的运动158

四、有效质量159

五、满带不导电161

六、空穴161

6-5 能带中电子的统计分布及能带论的一些应用163

一、导电性质与构成晶体的原子之间的联系163

二、费米-狄拉克统计；状态密度165

三、电子气的比热167

四、金属的结合能168

五、休谟-饶塞里规则的解释169

第七章 导电理论171

7-1 电导的简单理论171

一、金属电导现象的微观理论简述171

二、外电场下的费米面、弛豫时间的意义172

三、霍耳效应174

四、准自由电子近似下费米面的构成；费米面上代表点在磁场下的运动176

五、本征半导体179

六、杂质半导体181

7-2 电子的散射182

一、晶格散射中的能量守恒与准动量守恒183

二、晶格振动势场的处理方法186

三、杂质和缺陷引起的散射188

7-3 玻耳兹曼方程及解法189

一、外场下的分布函数f(k)189

二、玻耳兹曼方程190

三、弛豫时间的意义；玻耳兹曼方程的简化191

四、弛豫时间公式的简化193

五、反复法及门特-卡洛法196

主要参考书目198

附录 一些常见的物理常数199