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第一章 晶体的结构 1

1.1 晶体结构的周期性 1

1.1.1 Bravais晶格 1

1.1.2 原胞与晶胞 4

1.1.3 单晶体与多晶体 5

1.2 典型的晶体结构 5

1.2.1 NaCl与CsCl结构 6

1.2.2 钙钛矿结构 6

1.2.3 金刚石与闪锌矿结构 7

1.2.4 典型金属的结构 7

1.3 晶面与面指数 9

1.4 晶体的宏观对称性 10

1.4.1 点对称操作 10

1.4.2 点群 13

1.4.3 晶系和14种Bravais晶格 13

1.4.4 对称破缺 16

1.5 倒格子与Brillouin区 16

1.5.1 正格子与倒格子 16

1.5.2 Brillouin区 18

1.6 晶体的X射线衍射 21

1.6.1 Laue方程与Bragg公式 21

1.6.2 原子散射因子 23

1.6.3 几何结构因子 24

第二章 晶体的结合 26

2.1 晶体结合的基本类型 26

2.1.1 离子晶体 26

2.1.2 共价晶体 26

2.1.3 金属晶体 27

2.1.4 分子晶体 28

2.1.5 氢键晶体 29

2.1.6 原子的电负性 29

2.2 晶体的结合能 31

2.2.1 结合能的意义 31

2.2.2 原子相互作用势 32

2.2.3 分子晶体的结合能 33

2.2.4 离子晶体的结合能 34

2.3 非晶体 35

2.3.1 非晶体的结构 35

2.3.2 非晶态的形成 38

2.4 准晶体 39

2.5 团簇，纳米微粒 42

2.5.1 团簇的基本特征 42

2.5.2 C60分子与固体 44

2.5.3 纳米微粒 45

第三章 晶格振动与晶体的热学性质 46

3.1 一维单原子晶格的振动 47

3.2 一维双原子晶格的振动 49

3.3 三维晶格的振动 52

3.4 声子 54

3.4.1 声子的概念 55

3.4.2 声子谱的测定 56

3.5 长波光学模与电磁波的耦合 57

3.5.1 黄昆方程 58

3.5.2 介电函数与LST关系 59

3.5.3 极化激元 61

3.6 晶格热容 62

3.6.1 晶格振动的平均能量 62

3.6.2 Einstein模型 64

3.6.3 Debye模型 65

3.7 非简谐效应 67

3.7.1 晶体的状态方程 67

3.7.2 晶体的热膨胀 68

3.7.3 晶格热传导 69

3.7.4 软模与结构相变 71

第四章 晶体中的缺陷 73

4.1 点缺陷 73

4.1.1 点缺陷的基本类型及特点 73

4.1.2 离子晶体中的点缺陷 75

4.1.3 点缺陷的产生 76

4.2 晶体中的扩散 77

4.2.1 扩散的宏观规律 77

4.2.2 扩散的微观机制 78

4.2.3 扩散系数与温度的关系 79

4.3 位错 79

4.3.1 刃型位错 80

4.3.2 螺型位错 81

4.4 面缺陷 82

4.4.1 堆垛层错 82

4.4.2 晶粒间界 83

第五章 金属电子论 84

5.1 自由电子气的经典理论 84

5.2 自由电子气的量子理论 86

5.2.1 能级与态密度 87

5.2.2 基态与激发态 88

5.2.3 电子热容 91

5.3 电导率与Hall效应 92

5.3.1 电导率 93

5.3.2 Hall效应 94

5.4 集体振荡与屏蔽效应 96

5.4.1 等离子体振荡 96

5.4.2 集体激发与个别激发 97

5.4.3 电子的屏蔽效应 99

5.5 Fermi液体 101

第六章 能带理论Ⅰ 103

6.1 Bloch定理 104

6.2 能带及其对称性 106

6.2.1 能带概念 106

6.2.2 能带的对称性 107

6.3 近自由电子近似 108

6.4 紧束缚近似 111

6.5 能带的图示法 115

6.5.1 En（k）的表示图式 115

6.5.2 等能面 116

6.5.3 能态密度g（E）图 117

6.6 Bloch电子的准经典运动 119

6.6.1 电子的平均速度 119

6.6.2 准经典运动的基本方程 121

6.6.3 电子的有效质量 122

6.7 导体、绝缘体与半导体 123

6.7.1 能带的填充与导电性 124

6.7.2 电子与空穴 125

6.7.3 导体、绝缘体与半导体的区分 126

6.8 Mott绝缘体与电子关联 128

6.9 局域态与扩展态 130

第七章 能带理论Ⅱ 133

7.1 能带的计算方法 133

7.1.1 平面波方法 133

7.1.2 正交化平面波方法 136

7.1.3 赝势方法 139

7.1.4 缀加平面波方法 140

7.1.5 KKR方法 141

7.2 Hartree-Fock近似 142

7.2.1 Hartree-Fock方程 143

7.2.2 Koopmans定理 146

7.2.3 自由电子的Hartree-Fock理论 147

7.3 密度泛函理论 149

7.3.1 Hohenberg-Kohn定理 149

7.3.2 Kohn-Sham方程 151

7.3.3 局域密度近似 154

第八章 固体的导电性 155

8.1 金属 155

8.1.1 电导率 155

8.1.2 Fermi面 159

8.1.3 回旋共振 162

8.1.4 de Haas-van Alphen效应 166

8.1.5 AB效应 171

8.2 半导体 174

8.2.1 能带结构 174

8.2.2 有效质量近似 179

8.2.3 载流子的统计分布 182

8.2.4 电导率与Hall系数 187

8.2.5 PN结，MOS结构 188

8.2.6 量子阱与超晶格 191

8.2.7 量子Hall效应 193

8.3 离子晶体 196

8.3.1 离子电导率 196

8.3.2 快离子导体 199

8.4 导电聚合物 200

8.4.1 聚乙炔的导电性 200

8.4.2 Peierls不稳定性 201

8.4.3 孤子与极化子 203

第九章 超导电性 207

9.1 超导体的基本特征 207

9.1.1 零电阻 207

9.1.2 完全抗磁性 209

9.2 超导相变的性质 210

9.2.1 凝聚能 210

9.2.2 熵与热容 211

9.2.3 相变的性质 213

9.3 超导的唯象理论 213

9.3.1 二流体模型 213

9.3.2 London方程 214

9.3.3 宏观量子现象 216

9.3.4 Ginzburg-Landau理论 218

9.3.5 两类超导体 221

9.4 超导的微观物理机制 224

9.4.1 电子-声子相互作用 225

9.4.2 Cooper对 226

9.4.3 BCS理论要点 228

9.5 超导隧道效应 230

9.5.1 单电子隧道效应 230

9.5.2 Josephson效应 231

9.6 高温超导体 233

第十章 固体的磁性 236

10.1 原子磁矩 236

10.1.1 孤立原子的磁矩 236

10.1.2 晶场效应 238

10.2 抗磁性 243

10.2.1 束缚电子的抗磁性 243

10.2.2 自由电子的抗磁性 244

10.3 顺磁性 245

10.3.1 自由电子的顺磁性 245

10.3.2 正常顺磁性 246

10.4 铁磁性 249

10.4.1 分子场理论 250

10.4.2 磁畴与技术磁化 253

10.5 反铁磁性与亚铁磁性 254

10.5.1 反铁磁性 255

10.5.2 亚铁磁性 258

10.6 交换作用 260

10.6.1 Heisenberg交换作用 260

10.6.2 巡游电子模型 263

10.6.3 RKKY交换作用 264

10.6.4 超交换作用 265

10.7 巨磁电阻与庞磁电阻效应 267

10.7.1 巨磁电阻效应 268

10.7.2 庞磁电阻效应 270

习题 272

参考书目 276

常用基本物理常数表 277

索引 278