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第一章 晶体结构 1

1-1 晶体的宏观特征 1

1-2 原子的周期性排列 3

一、一维格子的情况 4

二、三维格子的情况 5

1-3 晶体的对称性 7

一、ｎ重旋转对称轴 8

二、ｎ重象转轴 8

三、滑移反映面 9

四、ｎ重螺旋轴 10

1-4 晶系和布喇菲原胞 12

一、三斜晶系 12

二、单斜晶系 12

三、正交晶系 13

四、正方(四角)晶系 13

五、立方晶系 13

六、三角晶系 13

七、六角晶系 13

1-5 晶列指数和晶面指数 15

一、晶列指数 15

二、晶面指数(密勒指数) 16

三、面间距 17

1-6 倒格子 18

一、倒格点阵 18

二、倒格子基矢和正格子基矢的关系 18

三、倒格子的特征 19

1-7 简单的晶体结构 21

一、氯化钠结构 21

二、氯化铯结构 21

三、六角密积结构 22

四、金刚石结构 24

五、闪锌矿结构(立方硫化锌结构) 24

1-8 晶体衍射 25

一、劳厄衍射方程和布拉格定律 26

二、原子散射因子 28

三、几何结构因子 29

四、X射线衍射的实验方法 30

五、电子衍射 30

六、中子衍射 31

第二章 晶体的结合 33

2-1 晶体结合的类型 33

一、离子晶体 33

二、共价晶体(或原子晶体) 33

三、金属晶体 34

四、分子晶体 34

五、氢键晶体 34

2-2 晶体的结合力和结合能 36

2-3 离子晶体 37

一、离子晶体的互作用势能 38

二、马德隆常数的计算 40

三、晶体极化对结合能的影响 42

2-4 分子晶体 43

一、范德瓦耳斯互作用能 43

二、排斥能 44

三、结合能 45

2-5 共价晶体 46

2-6 原子半径 47

一、四面体共价原子半径 49

二、离子晶体半径 49

第三章 晶格振动与固体的热学性质 50

3-1 一维原子链的振动 50

一、一维原子链的振动 50

二、色散关系与布里渊区 52

三、群速 53

四、长波 54

五、纵波与横波 54

六、两种不同原子构成的链的振动 54

七、玻恩-卡门边界条件 56

3-2 三维晶格的振动与声子的概念 57

一、三维晶格的振动 58

二、布?渊区的具体构成方法；锗与硅的色散关系 58

三、声子的概念 61

四、声子的动量 62

3-3 晶格比热 63

一、晶格的热运动 63

二、晶格的比热理论 64

三、频谱密度 64

四、爱因斯坦模型 65

五、德拜模型 66

3-4 热膨胀与热传导 67

一、热膨胀 67

二、热传导 68

三、声子与声子的碰撞 70

四、其它碰撞过程及对热导率的影响 71

第四章 晶体中的缺陷 73

4-1 点缺陷及其运动 73

一、点缺陷的种类和数目 73

二、点缺陷的运动 75

4-2 原子扩散 77

一、扩散现象和扩散方程 77

二、扩散过程的微观机构 78

三、外来杂质原子在晶体中的扩散 80

4-3 线缺陷——位错 81

一、晶体的范性形变和晶面的滑移 82

二、滑移的临界切应力 82

三、位错的基本类型 83

四、位错的特性 86

五、位错密度 86

4-4 位错的产生与增殖机构 87

一、位错的延伸 87

二、空位团的崩塌 87

三、位错的增殖机构 88

4-5 位错的运动 89

一、滑移面相互平行的正棱位错和负棱位错的相遇 90

二、滑移面相互正交的两个棱位错的相遇 90

三、一个棱位错和一个螺位错相交 90

4-6 面缺陷——小角晶界和层错 91

一、小角晶界 91

二、层错 92

4-7 硅晶体中的常见缺陷 95

一、点缺陷 95

二、线缺陷 95

三、面缺陷 97

第五章 合金与相图 98

5-1 相图 98

5-2 溶解度无限的固溶体的相图 100

5-3 溶解度有限的固溶体的相图 104

5-4 具有中间相的正常价化合物的二元相图 108

5-5 合金的热力学 111

一、合金的自由能 111

二、复相平衡时的自由能曲线 114

三、用自由能曲线解释相图 116

四、用吉布斯相律解释相图 118

5-6 合金的分类 119

一、固溶体 119

二、中间相化合物 125

第六章 晶体中的电子状态 130

6-1 金属中自由电子的状态 130

一、固体中应用量子力学的必要性；薛定谔方程 131

二、方势阱中的自由电子——周期性边界条件 131

6-2 准自由电子近似 133

一 、晶格的周期性势场 134

二、准自由电子近似——微扰法 135

三、禁带的形成 137

四、三维晶格的情形 139

五、简约波矢；面心立方晶格的能带 141

六、锗、硅在准自由电子近似下的能带结构 142

6-3 能带的各种计算方法 143

一、布洛赫函数及布洛赫定理 143

二、紧束缚近似 144

三、原胞法 148

四、波函数的其它近似方法 150

五、赝势法 150

六、简约布里渊区内E、k的一般性质 152

七、半导体材料的能带 153

6-4 能带电子的运动 156

一、电子的速度 156

二、速度和能量的关系 157

三、电子在外力下的运动 158

四、有效质量 159

五、满带不导电 161

六、空穴 161

6-5 能带中电子的统计分布及能带论的一些应用 163

一、导电性质与构成晶体的原子之间的联系 163

二、费米-狄拉克统计；状态密度 165

三、电子气的比热 167

四、金属的结合能 168

五、休谟-饶塞里规则的解释 169

第七章 导电理论 171

7-1 电导的简单理论 171

一、金属电导现象的微观理论简述 171

二、外电场下的费米面、弛豫时间的意义 172

三、霍耳效应 174

四、准自由电子近似下费米面的构成；费米面上代表点在磁场下的运动 176

五、本征半导体 179

六、杂质半导体 181

7-2 电子的散射 182

一、晶格散射中的能量守恒与准动量守恒 183

二、晶格振动势场的处理方法 186

三、杂质和缺陷引起的散射 188

7-3 玻耳兹曼方程及解法 189

一、外场下的分布函数f(k) 189

二、玻耳兹曼方程 190

三、弛豫时间的意义；玻耳兹曼方程的简化 191

四、弛豫时间公式的简化 193

五、反复法及门特-卡洛法 196

主要参考书目 198

附录 一些常见的物理常数 199