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上篇 2

第1章 绪论 2

1.1 经典物理学的困难 2

1.2 光的波粒二象性 3

1.3 原子的线光谱和原子结构理论 9

1.4 微粒的波粒二象性 10

习题一 13

第2章 波函数和薛定谔方程 14

2.1 波函数的统计解释 14

2.2 态叠加原理 16

2.3 薛定谔方程 22

2.4 粒子流密度和粒子数守恒定律 25

2.5 定态薛定谔方程 26

习题二 28

第3章 量子力学中的力学量 29

3.1 力学量的算符表示 29

3.2 力学量的本征值和本征函数 31

3.2.1 力学量的本征值和本征函数 31

3.2.2 动量的本征值和本征函数 33

3.2.3 角动量的本征值和本征函数 35

3.3 厄密算符本征函数正交完备性 39

3.4 算符与力学量的关系 41

3.5 算符的对易关系 两力学量同时有确定值的条件 不确定关系 43

3.6 力学量平均值随时间的变化守恒定律 48

习题三 51

第4章 态和力学量的表象 54

4.1 态的表象 54

4.2 算符的矩阵表示 56

4.3 量子力学公式的矩阵表述 59

4.4 么正变换 61

4.5 狄喇克符号 64

习题四 68

第5章 求解定态薛定谔方程实例 69

5.1 金属中的自由电子 69

5.2 谐振子 74

5.2.1 经典力学中的谐振运动 74

5.2.2 量子力学中的谐振子 76

5.3 势垒贯穿 80

5.4 电子在库仑场中的运动 85

5.5 氢原子 89

习题五 94

第6章 微扰理论 96

6.1 非简并定态微扰理论 96

6.2 简并情况下的微扰理论 100

6.3 氢原子的一级斯塔克效应 101

6.4 变分法 104

6.5 氦原子基态（变分法） 105

6.6 与时间有关的微扰理论 108

6.7 跃迁几率 110

6.8 光的发射和吸收 114

6.9 选择定则 119

习题六 121

第7章 自旋与全同粒子 122

7.1 电子自旋 122

7.2 电子的自旋算符和自函数 123

7.3 简单塞曼效应 128

7.4 两个角动量的耦合 129

7.5 光谱的精细结构 133

7.6 全同粒子的特性 137

7.7 全同粒子体系的波函数 泡利原理 139

7.8 两个电子的自旋函数 141

7.9 氦原子（微扰法） 144

7.10 氢分子（海特勒-伦敦法）化学键 149

习题七 151

附录 153

第8章 热力学基础 162

8.1 热力学的基本概念 162

8.2 热力学的几个基本定律 166

8.2.1 热力学第一定律 166

8.2.2 热力学第二定律 169

8.2.3 热力学第三定律 173

8.3 热力学函数的意义 174

8.4 麦氏关系与特性函数 177

8.5 常见系统的热力学性质 180

8.5.1 电介质系统 180

8.5.2 磁介质系统 182

习题八 184

第9章 统计力学原理 186

9.1 概念与假设 186

9.1.1 微观态与宏观态 186

9.1.2 宏观量与微观量 190

9.1.3 微正则分布 191

9.1.4 基本假定 193

9.2 热力学量的统计意义 193

9.2.1 热量与功 广义力 193

9.2.2 温度 194

9.2.3 熵 195

9.2.4 体系的热力学平衡条件 196

9.3 正则分布与巨正则分布 199

9.3.1 正则分布 199

9.3.2 巨正则分布 200

9.3.3 分布函数与热力学量的关系 201

9.4 统计力学的应用 202

9.4.1 配分函数与巨和的计算 203

9.4.2 顺磁固体的微观理论 204

9.4.3 吸附现象的微观理论 205

习题九 206

第10章 玻尔兹曼统计 208

10.1 粒子在单粒子态上的三种分布 208

10.1.1 费米分布 208

10.1.2 玻色分布 208

10.1.3 玻尔兹曼分布 209

10.2 经典分布的性质 211

10.2.1 经典分布的性质 211

10.2.2 状态数与态密度的计算 214

10.3 理想气体的经典分布 217

10.3.1 单原子理想气体的热力学量 217

10.3.2 麦克斯韦（Maxwell）分布 218

10.3.3 气体电介质的极化 220

10.4 热容量的经典理论 221

10.4.1 能量均分定理 221

10.4.2 气体热容量的经典理论 222

10.4.3 固体热容量的经典理论 224

10.4.4 固体和气体热容量的量子理论 225

习题十 227

第11章 玻色统计和费密统计 229

11.1 量子分布的性质 229

11.1.1 费米分布 229

11.1.2 玻色分布 231

11.2 玻色凝聚 232

11.2.1 转变温度Tc 232

11.2.2 T＜Tc时基态上的粒子数N0 232

11.3 光子气体 233

11.4 声子气体 235

11.4.1 声子的概念 235

11.4.2 声子气体的性质 235

11.4.3 固体热容量的德拜理论 236

11.5 金属中的自由电子气 238

习题十一 239

参考文献 241

下篇 244

第12章 晶体结构 244

12.1 晶体结构的周期性 244

12.1.1 格点与基元 244

12.1.2 简单格子与复式格子 244

12.1.3 原胞与晶胞 245

12.2 常见的晶体结构 246

12.2.1 简单立方 246

12.2.2 体心立方 246

12.2.3 面心立方 247

12.2.4 氯化钠结构 248

12.2.5 氯化铯结构 248

12.2.6 金刚石结构 249

12.3 密堆积 配位数 249

12.4 晶系 布拉菲晶胞 251

12.4.1 晶系 251

12.4.2 14种布拉菲晶胞 252

12.5 晶体的对称性 253

12.5.1 宏观对称要素 253

12.5.2 点群及空间群 254

12.6 晶向指数与晶面指数 255

12.6.1 晶向与晶向指数 255

12.6.2 晶面与晶面指数 256

12.7 倒格子与布里渊区 257

12.7.1 倒格子 257

12.7.2 布里渊区 260

习题十二 263

第13章 晶格振动 264

13.1 一维单原子晶格振动 264

13.2 一维双原子晶格的振动 268

13.2.1 运动方程 268

13.2.2 色散关系 269

13.2.3 声学支的振动特点 270

13.2.4 光学支的振动特点 271

13.3 周期边界条件与格波数 272

13.3.1 周期边界条件 272

13.3.2 晶格振动的格波数 273

13.4 晶格振动的量子化与声子 273

13.4.1 晶格振动一般解的简正表示 274

13.4.2 晶格振动总能量的简正表示 275

13.4.3 声子 275

13.5 晶格比热 276

13.5.1 晶格比热的量子理论 276

13.5.2 爱因斯坦模型 278

13.5.3 德拜模型 278

习题十三 279

第14章 晶体中的电子状态 281

14.1 索末菲自由电子模型 281

14.1.1 电子的波函数和本征能量 281

14.1.2 能态密度 283

14.1.3 电子的分布函数 283

14.1.4 费米能级 284

14.1.5 电子比热 285

14.2 布洛赫定理 286

14.3 近自由电子近似 288

14.3.1 非简并微扰法 289

14.3.2 简并微扰法 290

14.3.3 能带性质 293

14.4 紧束缚近似 294

14.5 电子的准经典运动 296

14.6 导体 半导体 绝缘体 空穴 299

14.6.1 满带电子不导电 299

14.6.2 导体、绝缘体和半导体 300

14.6.3 空穴 301

习题十四 302

第15章 平衡状态下的半导体 304

15.1 半导体的能带结构 304

15.1.1 E(E)与K的关系 304

15.1.2 K空间等能面 305

15.1.3 常见半导体的能带结构 306

15.2 本征半导体和杂质半导体 311

15.2.1 本征半导体及其导电机构 311

15.2.2 杂质半导体及其导电机构 311

15.3 热平衡载流子的统计分析 317

15.3.1 状态密度 317

15.3.2 载流子的统计分布 318

15.3.3 导带中的电子浓度和价带中的空穴浓度 319

15.3.4 载流子浓度乘积n0p0 321

15.3.5 本征半导体的载流子浓度 321

15.3.6 杂质半导体的载流子分布 323

15.3.7 n型半导体的载流子浓度 324

15.3.8 p型半导体的载流子浓度 330

15.3.9 费米能级的变化 331

15.4 简并半导体 332

习题十五 335

第16章 半导体的导电性 336

16.1 载流子的散射 336

16.1.1 载流子的散射的概念 336

16.1.2 半导体的主要散射机制 337

16.1.3 平均自由时间和散射几率的关系 339

16.2 载流子漂移运动的基本规律 340

16.2.1 迁移率 340

16.2.2 电导率 341

16.3 霍尔效应 344

16.3.1 一种载流子的霍尔效应 344

16.3.2 两种载流子的霍尔效应 346

习题十六 348

第17章 非平衡载流子 349

17.1 非平衡载流子的注入和准费米能级 349

17.1.1 非平衡载流子的注入与复合 349

17.1.2 非平衡载流子的寿命 351

17.1.3 准费米能级 352

17.2 非平衡载流子的复合 354

17.2.1 直接复合 354

17.2.2 间接复合 356

17.2.3　表面复合 361

17.3 陷阱效应 362

17.4 非平衡载流子的扩散和漂移运动 爱因斯坦关系式 363

17.4.1 非平衡载流子的扩散运动 363

17.4.2 非平衡载流子的漂移运动和爱因斯坦关系式 365

17.5 连续性方程 367

习题十七 368

第18章 半导体器件物理基础 369

18.1　p-n结 369

18.1.1 p-n结的形成和杂质分布 369

18.1.2 平衡p-n结 370

18.1.3 非平衡p-n结 374

18.1.4 p-n结电容 380

18.1.5 p-n结击穿 381

18.2 半导体表面 384

18.2.1 半导体表面态 384

18.2.2 表面电场效应 385

18.3 金属-半导体接触 387

18.3.1 金-半接触的势垒模型 388

18.3.2 金-半接触的整流理论 391

18.3.3 欧姆接触 393

18.4 半导体低维结构 394

18.4.1　异质结 394

18.4.2　超晶格 396

18.4.3　量子阱 399

习题十八 401

参考文献 402