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绪论 1

第一章 晶体结构（一） 1

§1．1晶体中原子、分子的结合方式 1

§1．2离子键与离子晶体 3

§1．2．1几种典型的离子晶体结构 3

§1．2．2点阵能 4

§1．2．3晶体中的离子半径 7

§1．2．4密堆积原理 9

§1．2．5离子的极化 11

§1．3共价键与共价化合物 13

§1．3．1共价键 13

§1．3．2共价晶体 13

§1．3．3共价半径 17

§1．4键的极性 18

§1．5金属、合金与金属键 20

§1．5．1金属键 20

§1．5．2密堆积和金属的晶体结构 21

§1．5．3合金结构 22

§1．5．4金属的原子半径 23

§1．6氢键与氢键晶体 24

§1．7范德华键与分子晶体 25

第二章 晶体结构（二） 28

§2．1晶体的特征 28

§2．2空间点阵 29

§2．3．1布喇菲晶胞 30

§2．3晶胞 30

§2．3．2约化胞 32

§2．4晶面与晶向 34

§2．4．1晶向的密勒指数 34

§2．4．2晶面的密勒指数 34

§2．5倒易点阵 35

§2．5．1倒易点阵的基矢 35

§2．5．2倒易关系与线面对应 38

§2．6晶体的宏观对称性——32种点群 38

§2．6．1对称操作和对称元素 39

§2．6．2 32种点群 40

§2．7晶体的微观对称性——空间群 42

§2．7．1晶体的微观对称元素 42

§2．7．2 230种空间群 44

第三章 晶体缺陷 53

§3．1点缺陷 53

§3．1．1各类点缺陷 54

§3．1．2点缺陷的热平衡浓度 56

§3．1．3点缺陷的原因 57

§3．1．4扩散现象 59

§3．1．5扩散的微观机理 61

§3．2线缺陷——位错 63

§3．2．1伯格矢量 64

§3．2．2位错的应力与能量 67

§3．2．3位错的运动 69

§3．2．4位错与其他缺陷的相互作用 73

§3．3面缺陷 77

§3．3．1匹配界面 78

§3．3．2半匹配界面 83

第四章 非晶态结构 88

§4．1描述方法 89

§4．1．1配位数 89

§4．1．2径向分布函数 89

§4．1．3泡沫-原子原胞集合的蜂房 91

§4．2．1经验的无规则密堆积结构 92

§4．2无规则密堆积 92

§4．2．2理论处理方法 93

§4．2．3无规则密堆积结构的特征 94

§4．3连续无规则网络 95

§4．3．1共价玻璃的连续无规则网络模型 96

§4．3．2典型的元素连续无规则网络结构——非晶态硅 98

§4．3．3典型的二元化合物的连续无规则网络结构——熔凝氧化硅 99

§4．4硫系玻璃 100

§4．4．1分子固体与网络维数 100

§4．4．2一维与二维固体网络 102

§4．4．3硫系玻璃及氧化物中成分的自由度 104

§4．4．4理想玻璃及拓扑缺陷 106

§4．5高分子键 108

§4．5．1无规则线团模型 108

§4．5．2无规行走、醉鸟和柔性链的位形 110

第五章 高分子材料的链结构 113

§5．1高分子链的近程结构 115

§5．1．1结构单元的化学组成 115

§5．1．2键接结构 117

§5．1．3支化与交联 118

§5．1．4共聚物的序列结构 120

§5．1．5高分子链的空间立构 121

§5．2高分子链的远程结构 123

§5．2．1高分子的大小 123

§5．2．2高分子链的内旋转构象 124

§5．2．3高分子链的柔顺性 126

§5．3．1均方末端距的几何计算法 130

§5．3高分子链的构象统计 130

§5．3．2均方末端距的统计计算法 133

§5．3．3高分子链柔顺性的表征 139

§5．3．4高分子链的均方旋转半径 140

第六章 高分子凝聚态 141

§6．1引言 141

§6．2半结晶聚合物 141

§6．2．1晶体结构 142

§6．2．2形态 143

§6．2．3熔融 146

§6．3无定形聚合物 146

§6．3．1玻璃化转变现象 147

§6．3．2玻璃化转变温度的化学结构影响 149

§6．3．3半结晶聚合物的玻璃转变 150

§6．4聚合物材料的不同状态 150

§6．4．1非晶态材料 150

§6．4．3半结晶材料 151

§6．4．2交联非晶态材料 151

§6．4．4定向结晶聚合物 152

§6．5软物质系统 153

第七章 晶格振动和晶体的热学性质 155

§7．1一维原子链的振动 155

§7．1．1一维布喇菲格子的情形 155

§7．1．2一维复式格子的情形 157

§7．1．3声学波和光学波 159

§7．1．4周期性边界条件[玻恩-卡门（Born-Karman）边界条件] 161

§7．2晶格振动的量子化——声子 162

§7．2．1一维布喇菲格子 163

§7．2．2三维复式格子 166

§7．3长波近似 168

§7．3．1长声学波 168

§7．3．2长光学波 170

§7．4固体比热 173

§7．4．1爱因斯坦模型 175

§7．4．2德拜模型 176

§7．5非简谐效应 179

§7．5．1热传导 180

§7．5．2热膨胀 182

§7．6确定振动谱的实验方法 183

§7．7晶格的自由能 186

第八章 固体材料中电子能量状态 190

§8．1固体电子论基础 190

§8．1．1一维周期性势场中电子的能量状态 190

§8．1．2克龙尼克-潘纳模型 194

§8．1．3微扰法——自由电子近似 199

§8．1．4简并微扰法——散射波较强的情况 201

§8．1．5晶体中电子运动的速度和加速度 205

§8．1．6金属、半导体和绝缘体 空穴概念 207

§8．2能带理论 211

§8．2．1三维情况的布洛赫定理 212

§8．2．2布里渊区 216

§8．2．3平面波方法 219

§8．2．4紧束缚方法 223

§8．2．5正交化平面波方法 227

§8．2．6 k·p微扰法 231

§8．2．7赝势方法 236

§8．2．8费密面的构造法 239

§8．2．9迪·哈斯-范·阿耳芬效应 242

§8．2．10合金的性质和能带结构——休谟-饶塞里定律 246

§8．3非晶材料的能带结构 250

§8．3．1定域化 250

§8．3．2局域有序和化学成键 263

§8．3．3非晶半导体的能带模型 267

§8．3．4非晶半导体的缺陷与能隙态 269

第九章 固体的电导 280

§9．1金属的电导 280

§9．1．1玻尔兹曼方程 281

§9．1．2金属的电导率 283

§9．1．3弛豫时间的统计理论 286

§9．1．4电子-晶格相互作用 288

§9．1．5纯金属的电阻率 291

§9．1．6电离杂质的散射 295

§9．1．7不含过渡族元素的金属固溶体的电导 297

§9．1．8过渡金属及其合金的电阻 301

§9．1．9弱磁场下玻尔兹曼方程的解 304

§9．1．10金属的热导率 307

§9．2半导体的电导 309

§9．2．1晶态半导体的电导 310

§9．2．2非晶态半导体的电导 345

§9．2．3掺杂非晶态半导体的电导 374

§9．3快离子电导 395

§9．3．1快离子电导概述 395

§9．3．2晶体结构和快离子传导 401

§9．3．3迁移机制和点阵缺陷 408

§9．4高分子电导 418

§9．4．1载流子的种类 418

§9．4．2载流子的产生 420

§9．4．3载流子的迁移 426

§9．5超导电性 436

§9．5．1超导态的电磁特性 438

§9．5．2超导电相变 441

§9．5．3两类超导体 444

§9．5．4金斯堡-朗道理论 448

§9．5．5同位素效应和电子-声子相互作用 453

§9．5．6库柏对 456

§9．5．7超导态的微观图像和特性 459

§9．5．8超导能隙和隧道效应 462

§9．5．9宏观的量子现象 466

§9．5．10约瑟夫逊效应 470

§9．5．11超导量子干涉效应 473

第十章 固体材料的介电特性 477

§10．1电介质材料的介电特性 477

§10．1．1电介质材料的静态介电常数 477

§10．1．2分子极化 478

§10．1．3洛伦兹的有效场 483

§10．1．4变动电场中电介质的行为——介质损耗 486

§10．1．5极化弛豫 489

§10．1．6动态介电常数 491

§10．2高分子材料的介电性质 493

§10．2．1高分子材料介电常数与结构的关系 493

§10．2．2高聚物的介电损耗 495

§10．3晶体的介电性质 507

§10．3．1晶体的极化率和介电常数 509

§10．3．2晶体的极化能[xü]和[εü]张量的对称性 510

§10．3．3晶体对称性的影响 512

§10．4晶体的压电性质 513

§10．4．1正压电效应 513

§10．4．2反压电效应 517

§10．4．3二级压电效应 518

§10．4．4晶体对称性对压电模量的影响 519

§10．4．5压电晶体材料 524

§10．4．6压电晶片的切型和振动方式 526

§10．5．2晶体对称性对热释电效应的影响 529

§10．5．1热释电效应 529

§10．5晶体的热释电性质 529

§10．5．3静压力产生的极化 531

§10．5．4热释电晶体材料及其应用 532

§10．6晶体的铁电性质 534

§10．6．1自发极化和铁电晶体 534

§10．6．2铁电晶体的一般特性和种类 534

§10．6．3铁电材料的分类和应用 540

§10．6．4反铁电体和铁弹性（包括铁电-铁弹体） 544

§10．6．5钛酸钡的铁电性质 549

§10．6．6铁电体的相变热力学 554

§10．6．7光学波软模与铁电性 558

第十一章 材料的光学特性（一） 561

§11．1光在晶体中的传播 561

§11．1．1光波和光线 561

§11．1．2晶体中的光波 564

§11．1．3双折射 565

§11．2．1光率体 572

§11．2光率体和折射率面 572

§11．2．2晶体对称性对光率体的影响 574

§11．2．3折射率面 582

§11．2．4光率体和折射率面的色散 585

§11．3晶体的电光效应 589

§11．3．1电光效应的基本原理 589

§11．3．2一次电光效应 593

§11．3．3二次电光效应 621

§11．4电光效应的应用 624

§11．5电光晶体材料 637

§11．6弹光效应 648

§11．7晶体的非线性光学效应 662

§11．7．1非线性光学效应和非线性光学系数 662

§11．7．2位相匹配 670

§11．7．3光混频和参量振荡 684

§11．8非线性光学材料 689

§12．1固体光学常数间的基本关系 697

第十二章 固体的光学特性（二） 697

§12．2固体中的光吸收过程（概述） 701

§12．3基本吸收 702

§12．4自由载流子的光吸收 705

§12．5晶格吸收 706

§12．6杂质和缺陷吸收 709

§12．7光电导和光生伏特 711

§12．8固体中的光发射过程 715

§12．9固体发光的衰减机构和陷阱效应 718

§12．10电致发光与半导体发光二极管 721

§12．11受激发射 723

第十三章 固体的磁性 728

§13．1原子和离子间的固有磁矩 729

§13．2逆磁性 732

§13．3顺磁性 734

§13．4原子磁性的量子力学理论 737

§13．5顺磁共振 740

§13．6金属中传导电子的磁性 745

§13．7铁磁性的唯象理论 749

§13．8交换作用 752

§13．9巡游电子模型 756

§13．10自旋波 760

§13．11磁畴 763

§13．12反铁磁性 767

§13．13亚铁磁性 772

第十四章 纳米材料 775

§14．1基本概念 776

§14．2纳米材料特性上的奇异性 777

§14．2．1晶体尺寸效应 777

§14．2．2热学性质 778

§14．2．3纳米效应 780

§14．2．4纳米结构单元之间的交互作用 781

§14．3纳米材料物性的特殊性 782

§14．4概念与计算上的挑战 782

结语 786

主要参考书目 788