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第一章 晶体结构 1

第一节 晶体学基础 1

一、空间点阵 1

（一）空间点阵的概念 2

（二）晶胞 2

（三）晶系 3

（四）布拉菲点阵 3

（五）晶体结构与空间点阵 4

二、晶向指数和晶面指数 6

（一）晶向指数 6

（二）晶面指数 8

（三）六方晶系指数 9

（四）晶带 10

（五）晶面间距与晶面夹角 11

三、晶体的对称性 13

（一）对称要素 13

（二）点群、单形及空间群 16

第二节 晶体化学基本原理 23

一、电负性 23

二、晶体中的键型 24

（一）金属结合（金属键） 24

（二）离子结合（离子键） 25

（四）范德瓦耳斯结合（分子间键） 26

（五）氢键 26

（三）共价结合（共价键） 26

三、结合能和结合力 27

四、原子半径 29

第三节 典型晶体结构 31

一、金属晶体 31

（一）晶体中的原子排列及典型金属晶体结构 31

（二）晶体中原子间的间隙 34

二、共价晶体 37

（一）离子堆积与泡林规则 41

三、离子晶体 41

（二）典型离子晶体结构分析 42

四、硅酸盐晶体 46

（一）硅酸盐的分类 46

（二）硅酸盐矿物结构 48

五、高分子晶体 56

（一）高分子晶体的形成 56

（二）离分子晶体的形态 57

习题与解答 59

第二章 晶体的不完整性 63

（一）热缺陷 64

第一节 点缺陷 64

一、点缺陷的类型 64

（二）组成缺陷 65

（三）电荷缺陷 65

（四）非化学计量结构缺陷 65

二、点缺陷的反应与浓度平衡 66

（一）热缺陷 66

（二）组成缺陷和电子缺陷 69

（三）非化学计量缺陷与色心 71

（一）刃型位错 75

一、位错的结构类型 75

第二节 位错 75

（二）螺型位错 76

（三）混合型位错 78

（四）柏格斯（Burgers）回路与位错的结构特征 78

（五）位错密度 81

二、位错的应力场 81

（一）位错的应力场 81

（二）位错的应变能与线张力 84

（三）位错核心 86

（一）位错的滑移 87

三、位错的运动 87

（二）位错攀移 92

四、位错与缺陷的相互作用 94

（一）位错之间的相互作用 94

（二）位错与点缺陷的相互作用 98

五、位错源与位错境殖 100

（一）位错的来源 101

（二）位错的增殖 102

一、晶体的表面 105

（一）表面力场 105

第三节 表面、界面结构及不完整性 105

（二）晶体表面状态 106

（三）晶体表面的不均匀性 108

二、晶界 109

（一）晶界几何 109

（二）小角度晶界 111

（三）大角度晶界 113

（四）晶界能 115

（五）孪晶界 116

（六）晶界的特性 117

习题与解答 118

第三章 固溶体 121

一、休姆-罗瑟里（Hume-Rothery）规律 122

第一节 影响固溶度的因素 122

二、尺寸因素 123

三、电价因素 126

四、电负性因素 129

第二节 固溶体各论 132

一、置换固溶体 132

二、间隙固溶体 135

三、有序固溶体 136

（一）短程有序-微观不均匀性 136

（二）长程有序 138

四、固溶体的理论分析与计算 139

五、中间相 141

（一）电子化合物 142

（二）间隙相 142

（三）间隙化合物 144

（四）拓扑密堆相 144

习题与解答 146

第四章 非晶态固体 148

第一节 非晶态固体的特征与表述 148

一、非晶态固体的结构特征 148

二、非晶态固体的结构表征函数 150

（一）径向分布函数（RDF） 150

（二）结构描述参数 151

三、非晶态固体的短程序 152

（一）化学短程序（CSRO） 152

（二）几何短程序（GSRO）与局域结构参数 153

第二节 非晶态半导体 154

一、非晶半导体的结构模型 154

二、非晶半导体的微结构 158

第三节 非晶态金属 160

一、非晶态金属和合金的结构模型 160

二、非晶态金属的微结构 163

（一）几何微结构 164

（二）化学微结构 165

（三）磁各向异性与微结构 166

第四节 玻璃 167

一、玻璃结构理论 167

（一）玻璃结构的无规网络学说 167

（二）玻璃结构的微晶子学说 169

（三）常见玻璃的微观结构 170

二、玻璃的转变 176

三、玻璃化的条件 177

（一）热力学与动力学条件 177

（二）结晶化学条件 180

一、非晶态高分子的结构模型 182

第五节 非晶态高分子 182

（二）局部有序模型 183

（一）无规线团模型 183

二、玻璃化转变 184

习题与解答 186

第五章 固体材料中的质点运动与迁移 187

第一节 晶格中原子的运动与扩散 187

一、热缺陷的运动、产生与复合 187

二、基本扩散定律——菲克定律 190

（一）稳态扩散——菲克第一定律 190

（二）非稳态扩散——菲克第二定律 192

（一）自扩散系数 198

三、扩散系数 198

（二）偏扩散系数 200

（三）交互扩散系数——达肯方程 202

第二节 扩散机制及影响扩散的因素 208

一、扩散机制 208

（一）空位扩散 208

（二）间隙扩散 208

（三）氧化物中的空位扩散 209

二、影响扩散的因素 211

（一）温度的影响 211

（二）扩散介质结构的影响 212

（三）扩散物质的影响 213

（四）第三组元的影响 214

（五）位错、晶界和表面的影响 214

（六）外场作用的影响及离子电导 217

习题与解答 221

第六章 固体材料的晶格振动与电子运动 223

第一节 晶格振动与热性质 223

一、晶格的振动 223

（一）一维原子链的振动 223

（二）三维晶格的振动 228

（三）晶格振动的长波分析 229

二、晶格振动与热过程 231

（一）爱因斯坦和德拜比热理论 231

（二）晶格的热膨胀 235

（三）晶格的热传导 237

第二节 晶体中的电子运动与能带理论 239

一、一维周期场中的电子运动与能带 239

二、三维周期场中的电子运动与能带 242

三、电子运动的速度与加速度 246

四、电子导电与能带模型 248

习题与解答 250

参考文献 253