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绪论 1

第1章 凝聚态材料 10

1.1 晶体、非晶体、准晶体与液晶 10

1.1.1 晶体状态 10

1.1.2 非晶态 15

1.1.3 准晶态 20

1.1.4 液晶 26

1.2 纳米材料 32

1.2.1 纳米材料科学和超微颗粒 32

1.2.2 纳米材料的结构特征 34

1.2.3 纳米材料中的特殊效应 39

1.2.4 纳米材料的一般性质 44

1.3 超晶格材料与低维材料 50

1.3.1 超晶格材料及其电子状态 50

1.3.2 低维材料 60

1.3.3 多孔硅 62

1.3.4 纳米晶硅 67

1.4 复合材料与梯度功能材料 68

1.4.1 复合材料概述 68

1.4.2 复合效应 71

1.4.3 复合材料的结构参数 73

1.4.4 复合材料的界面 75

1.4.5 纳米复合材料 77

1.4.6 梯度功能材料 80

参考文献 87

第2章 材料的表面与界面 88

2.1 材料的表面 88

2.1.1 表面的定义 88

2.1.2 清洁表面的原子排布 89

2.1.3 实际表面 92

2.1.4 工业表面 96

2.1.5 表面改性 97

2.2.1 界面的定义和种类 100

2.2.2 晶粒间界 100

2.2 材料的界面 100

2.2.3 相界 105

2.2.4 分界面 106

2.3 多晶材料中的晶界 108

2.3.1 多晶材料中外来相的分布 108

2.3.2 多晶材料中晶界的性质 109

2.3.3 金属与合金中的晶界 111

2.3.4 陶瓷的晶界 112

2.4 表面界面研究方法简介 114

2.4.1 研究表面原子排列和形貌的主要方法 115

2.4.2 扫描探针技术 118

2.4.3 研究表面成分和化合态的方法 125

2.4.4 表面分析的一些实例 128

参考文献 132

第3章 高温超导材料的结构与性能 133

3.1 引言 133

3.2.1 新的高Tc材料 135

3.2 高温超导材料研究现状 135

3.2.2 材料应用基础研究 139

3.2.3 高温超导机理 140

3.3 高温超导材料的结构特征 141

3.3.1 钙钛矿结构 141

3.3.2 高温超导中的钙钛矿结构 142

3.3.3 功能材料中的钙钛矿结构 144

3.3.4 高Tc氧化物超导材料的晶体结构 147

3.3.5 高温铜酸盐超导体的晶场配位 150

3.3.6 高温超导材料的电子结构 154

3.3.7 铜酸盐超导体中的缺陷 155

3.3.8 高温超导体结构共性 157

3.4 高温超导材料的基本物性与BCS理论 159

3.4.1 临界温度(Tc) 159

3.4.2 临界磁场(Hc) 161

3.4.3 穿透深度 161

3.4.4 相干长度 163

3.4.5 临界电流密度(Jc) 164

3.4.6 BCS理论 167

3.5.1 概述 170

3.5 高温超导薄膜材料及应用 170

3.5.2 基片的选择与隔离层 171

3.5.3 阻挡层技术 174

3.5.4 高温超导薄膜制备工艺 174

3.5.5 YBCO薄膜举例 180

3.5.6 HTSC薄膜的微波性质 184

3.5.7 HTSC薄膜微波无源器件 187

参考文献 189

4.1.1 有机材料的分类 190

第4章 有机材料中的电子过程 190

4.1 有机材料的分类和特征 190

4.1.2 高分子化合物及其分类 192

4.1.3 高分子的结构特征 193

4.2 分子轨道理论、σ电子与π电子 196

4.2.1 分子轨道理论 196

4.2.2 分子轨道的分布特点和分类 199

4.2.3 共轭分子中的π电子 202

4.3.1 电子的自陷 203

4.3 极化子 203

4.3.2 极化子的类型 204

4.3.3 大极化子 207

4.3.4 小极化子 207

4.3.5 对于极化子的讨论 208

4.4 有机材料的能带与载流子输运机制 209

4.4.1 有机材料的能带特点 209

4.4.2 载流子的隧穿运动 211

4.4.3 载流子跳跃运动 212

4.5.1 离子性载流子 213

4.5 有机材料中的载流子 213

4.5.2 电子性载流子 215

4.6 有机材料的电导 219

4.6.1 电子电导与离子电导 219

4.6.2 直流电导 220

4.6.3 交流电导率 222

4.6.4 有机导电高分子 223

4.7.1 共轭高聚合物的一般性质 225

4.7 共轭高聚合物与分子器件简介 225

4.7.2 共轭高聚合物掺杂 227

4.7.3 共轭高聚合物中的导电机理 230

4.7.4 TCNQ性能简介 236

4.7.5 分子电子器件简介 237

参考文献 241

第5章 材料中的非线性现象 242

5.1 混沌与耗散结构理论简介 242

5.1.1 什么是非线性科学 242

5.1.2 确定性系统中的“无规”运动——混沌 244

5.1.3 远离平衡态的开放系统和自组织结构 248

5.1.4 耗散结构的特点 253

5.1.5 耗散系统中的混沌与奇怪吸引子 254

5.1.6 一些非线性现象 255

5.1.7 非线性现象的普遍性 257

5.2 材料中的分形 257

5.2.1 维数与自相似 257

5.2.2 分形的概念 258

5.2.3 分形维数 259

5.2.4 表面分形 262

5.2.5 分形与材料性能的关系 265

5.3 相变与临界现象 268

5.3.1 相变与突变 268

5.3.2 相变热力学 268

5.3.3 结构相变 272

5.3.4 朗道理论及其应用 277

5.4.1 相变驱动力 283

5.4 相变动力学 283

5.4.2 非均匀相变动力学 284

5.4.3 均匀相变动力学 298

5.5 逾渗和有效媒质理论 301

5.5.1 逾渗理论 301

5.5.2 经典有效媒质理论 308

5.5.3 广义有效媒质理论 309

5.5.4 二元系复合材料电导的各种表示式 311

参考文献 313