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第1章 统计物理基础 1

1.1宏观量的统计性质 1

1.1.1宏观态 宏观量 1

1.1.2微观态 微观量 1

1.1.3宏观量与微观量的关系 1

1.1.4统计假设 1

1.1.5概率密度 2

1.2微观粒子系统 2

1.2.1微观粒子的特征 2

1.2.2微观粒子系统的相空间 2

1.2.3近独立粒子系统 4

1.3玻耳兹曼统计 4

1.3.1经典、近独立粒子系的微观态数 4

1.3.2玻耳兹曼分布函数 5

1.3.3粒子系在有势场中的密度分布 7

1.4费米统计 8

1.4.1费米子系的微观态数 8

1.4.2费米分布函数及量子态数 9

1.4.3费米能级 10

1.5玻色统计 11

1.5.1玻色子系的微观态数 11

1.5.2玻色分布函数及量子态数 12

1.5.3玻色-爱因斯坦凝聚 13

第2章 材料的点缺陷 16

2.1晶体结构的缺陷 16

2.2点缺陷的类型及缺陷反应 17

2.2.1点缺陷的构型分类及符号 17

2.2.2点缺陷反应式的书写规则 18

2.2.3点缺陷的浓度 18

2.3点缺陷的形成 19

2.3.1本征缺陷 19

2.3.2杂质缺陷 20

2.3.3非化学计量缺陷 25

2.3.4点缺陷的缔合 27

2.4缺陷平衡 27

2.4.1本征缺陷的热力学平衡 27

2.4.2非化学计量缺陷的平衡 30

2.4.3杂质缺陷的平衡 31

2.4.4温度对缺陷平衡的影响 32

2.5点缺陷的扩散 33

2.5.1扩散的宏观规律 33

2.5.2扩散的微观机制 34

2.5.3扩散系数 37

第3章 材料的热学 39

3.1晶格振动及能量 39

3.2材料的热容 39

3.2.1晶态材料热容的经验定律和经典理论 40

3.2.2爱因斯坦热容模型 40

3.2.3德拜热容模型 42

3.2.4自由电子热容 43

3.2.5材料热容与结构、状态的关系 44

3.3材料的热膨胀 46

3.3.1热膨胀系数 46

3.3.2固体材料热膨胀机理 47

3.3.3热膨胀与其他性能的关系 49

3.3.4影响热膨胀的因素 50

3.3.5负热膨胀 52

3.4材料的热传导 54

3.4.1固体材料热传导的宏观规律 54

3.4.2固体材料热传导的微观机理 55

3.4.3热传导的影响因素 57

第4章 材料的磁学 63

4.1材料的磁性分类 63

4.1.1磁性分类 63

4.1.2五种磁性的磁结构特征 64

4.2原子（离子）的磁性 65

4.2.1电子轨道角动量和轨道磁矩 66

4.2.2电子自旋角动量和自旋磁矩 67

4.2.3原子的总角动量和总磁矩 67

4.2.4洪特（Hund）法则 68

4.3抗磁性及顺磁性 69

4.3.1抗磁性 69

4.3.2顺磁性的半经典理论 69

4.3.3稀土及铁族元素的有效玻尔磁子数 71

4.4铁磁性 72

4.4.1铁磁性的特征 72

4.4.2外斯的分子场理论 72

4.4.3自发磁化的直接交换作用 75

4.4.4铁磁性的能带理论模型 78

4.5反铁磁性及亚铁磁性 79

4.5.1反铁磁性 79

4.5.2亚铁磁性 80

4.5.3尖晶石型铁氧体 81

4.5.4石榴石型铁氧体 83

4.6磁相互作用能及磁化机理 84

4.6.1磁相互作用能 84

4.6.2磁畴 88

4.6.3磁化机理 90

4.6.4磁化曲线及磁滞回线 91

第5章 材料的电导 93

5.1载流子及其迁移 93

5.1.1载流子及其迁移机理 93

5.1.2电阻率、电导率、迁移率 94

5.1.3电子迁移率及电子有效质量 95

5.2平衡半导体的电子电导 96

5.2.1平衡载流子的浓度 97

5.2.2本征半导体的平衡载流子浓度 98

5.2.3杂质半导体的平衡载流子浓度 99

5.2.4杂质补偿半导体及其平衡载流子的浓度 103

5.2.5简并半导体 103

5.3非平衡载流子 104

5.3.1非平衡载流子的注入 104

5.3.2非平衡载流子的复合 105

5.3.3准费米能级 106

5.4 pn结 107

5.4.1平衡pn结的形成及能带 107

5.4.2外加电压下的非平衡pn结 109

5.5材料的离子电导 110

5.5.1离子电导率 110

5.5.2离子迁移率 110

5.6快离子导体 112

5.6.1快离子导体的导电特征 112

5.6.2几类典型的快离子导体结构类型及导电特征 112

5.6.3快离子导体的结构特征 118

5.6.4影响离子迁移的因素 118

第6章 材料的光电子学 121

6.1材料的光吸收 121

6.1.1吸收系数和吸收率 121

6.1.2吸收光谱 121

6.1.3本征吸收 122

6.1.4激子及激子吸收 123

6.1.5自由载流子吸收 124

6.1.6杂质吸收 124

6.1.7晶格振动吸收 125

6.2材料的光发射 125

6.2.1发光类型 126

6.2.2材料发光的基本性质 126

6.2.3半导体发光 128

6.2.4分立中心发光 131

6.3光电导效应和光生伏特效应 135

6.3.1光电导效应 135

6.3.2光生伏特效应 138

6.4材料的激光 139

6.4.1激光的特性 139

6.4.2自发辐射、受激辐射和受激吸收 140

6.4.3分布反转 142

6.4.4几种典型激光器及其发光机理 142

第7章 电介质材料的极化 150

7.1极化的微观形式 150

7.1.1极化及克劳修斯-莫索蒂方程 150

7.1.2极化的微观形式 152

7.1.3多相材料极化的混合法则 158

7.1.4介电常数的温度系数 159

7.2压电性 159

7.2.1晶体的对称性与压电性 160

7.2.2 α石英晶体的正压电效应 161

7.2.3 α石英晶体的逆压电效应 164

7.2.4压电常数矩阵 165

7.2.5电致伸缩 166

7.3自发极化与热释电性 167

7.3.1自发极化与晶体结构 167

7.3.2热释电效应 168

7.4铁电性 169

7.4.1铁电性及其宏观特征 169

7.4.2铁电晶体的结构相变 169

7.4.3电畴结构及电滞回线 174

7.4.4多晶铁电材料的技术极化 177

7.4.5铁电体的掺杂改性 178

7.5反铁电性 179

参考文献 182