固体物理学

梅显秀

目录

  • 1 晶体结构
    • 1.1 晶体的周期结构
      • 1.1.1 基元和布拉菲格子
      • 1.1.2 简单晶格和复式晶格
      • 1.1.3 基矢和原胞
    • 1.2 晶裂和晶面指数
      • 1.2.1 晶列和晶向指数
      • 1.2.2 晶面指数
      • 1.2.3 晶面间距
    • 1.3 晶体的宏观对称性
      • 1.3.1 点对称操作：旋转对称轴
      • 1.3.2 点对称操作：象转
      • 1.3.3 点对称操作：中心反演和反映
      • 1.3.4 对称要素和点群
      • 1.3.5 非典对称性操作
      • 1.3.6 几种晶体的对称操作
    • 1.4 晶系和Bravais格子
    • 1.5 一些晶格的实例
    • 1.6 密堆积和配位数
    • 1.7 第一章测试题
  • 2 晶体的X射线衍射
    • 2.1 X射线衍射简介
      • 2.1.1 X射线
      • 2.1.2 劳厄斑和布喇格定律
      • 2.1.3 X射线衍射的应用
    • 2.2 倒格子和布里渊区
      • 2.2.1 倒格子的定义
      • 2.2.2 正、倒格子之间的关系
      • 2.2.3 布里渊区的定义
      • 2.2.4 布里渊区的画法
    • 2.3 劳厄方程和布拉格方程
    • 2.4 晶体的结构消光和X射线衍射谱标定
      • 2.4.1 原子散射因子和几何结构因子
      • 2.4.2 结构消光规律
      • 2.4.3 X射线衍射谱分析方法
    • 2.5 SEM和STM测定固体表面形貌
      • 2.5.1 扫描电子显微镜（SEM）和扫描隧道显微镜（STM）
    • 2.6 第二章测试题
  • 3 晶体的结合
    • 3.1 元素周期表（Periodic Table）与电负性（electronegativity）
      • 3.1.1 元素周期表
      • 3.1.2 原子轨道
      • 3.1.3 电负性
    • 3.2 分子与固体中的化学键合（Chemical bonding）
      • 3.2.1 化学键合和原子聚合的一般性概念
      • 3.2.2 Lennard-Jones (LJ) 势
      • 3.2.3 LJ势描述固体和分子
      • 3.2.4 离子键
      • 3.2.5 共价键
      • 3.2.6 杂化轨道
      • 3.2.7 σ键 和π键
      • 3.2.8 共价晶体
      • 3.2.9 金属键
      • 3.2.10 氢键和分子晶体
      • 3.2.11 总结
    • 3.3 第三章测试题
  • 4 晶格振动及晶体热力学
    • 4.1 晶格振动
      • 4.1.1 一维单原子链的色散关系
      • 4.1.2 第一布里渊区和长波极限
      • 4.1.3 一维双原子链的色散关系
      • 4.1.4 三维晶格的振动
      • 4.1.5 声子
    • 4.2 晶体热力学
      • 4.2.1 热容的概念及声子热容
      • 4.2.2 声子态密度
      • 4.2.3 Einstein模型
      • 4.2.4 Debye模型
      • 4.2.5 晶体中的非谐效应和热膨胀
      • 4.2.6 热导
    • 4.3 第四章测试题
  • 5 金属自由电子理论
    • 5.1 金属的自由电子模型
      • 5.1.1 自由电子气体模型概述
      • 5.1.2 一维自由电子和Fermi-dirac分布
      • 5.1.3 三维自由电子和费米球
      • 5.1.4 费米能和费米波矢的定义
      • 5.1.5 自由电子气体模型下的电子态密度
    • 5.2 金属中自由电子气体的导热、导电性能
      • 5.2.1 自由电子气体模型下的热容
      • 5.2.2 自由电子气体模型下的电导和欧姆定律
      • 5.2.3 金属电阻的来源
      • 5.2.4 自由电子气体模型下的热导
      • 5.2.5 自由电子气体模型下霍尔效应
    • 5.3 第五章测试题
  • 6 能带理论
    • 6.1 布洛赫定理
      • 6.1.1 能带理论概述
      • 6.1.2 布洛赫定理及其证明
      • 6.1.3 布洛赫波的性质
    • 6.2 克朗尼克- 潘纳模型
      • 6.2.1 克朗尼克- 潘纳模型
      • 6.2.2 能带中的能级数
      • 6.2.3 能带的三种表示图式
    • 6.3 一维周期场中电子运动的近自由电子近似
      • 6.3.1 电子波能量本征值
      • 6.3.2 电子波函数和能量的意义
      • 6.3.3 电子波矢在边界的能量和波函数
      • 6.3.4 能带和禁带
    • 6.4 三维周期场中电子运动的近自由电子近似
      • 6.4.1 近自由电子近似模型和微扰计算
      • 6.4.2 布里渊区和能带
    • 6.5 紧束缚方法
      • 6.5.1 紧束缚方法模型和微扰计算
      • 6.5.2 简单立方晶格中由原子s态形成的能带
      • 6.5.3 原子能级与能带的对应
      • 6.5.4 Wannier 函数
    • 6.6 电子的平均速度、加速度和有效质量
      • 6.6.1 晶体中电子的平均速度
      • 6.6.2 电子的平均加速度和有效质量
    • 6.7 晶体导电的能带论解释
      • 6.7.1 导体、绝缘体和半导体的能带论解释
      • 6.7.2 近满带和空穴
    • 6.8 费米面的构造
    • 6.9 合金的性质和能带结构
    • 6.10 第六章测试题
  • 7 晶体缺陷及运动
    • 7.1 点缺陷
    • 7.2 热缺陷的统计理论
    • 7.3 缺陷的扩散和离子晶体电导
    • 7.4 线缺陷和面缺陷及位错滑移
  • 8 拓展学习（一）
    • 8.1 高压地球物理与地幔矿物研究
    • 8.2 离子束、电子束材料表面改性的基础
    • 8.3 石墨烯—21世纪的明星材料
    • 8.4 团簇的结构与量子特性
    • 8.5 完美晶体之外的固体物理学
    • 8.6 新能源与新能源材料概论
  • 9 拓展学习（二）
    • 9.1 Beyond perfect crystal
晶体的周期结构