牛津大学研究生教材 固体缺陷理论 第1卷 绝缘体和半导体中缺陷的电子结构PDF电子书下载

第一部分 完美固体 3

第1章 晶体和格点几何 3

1.1简介：晶体种类 3

1.2单晶结构 4

1.2.1 NaCl结构 4

1.2.2 CsCl结构 5

1.2.3 CaF2结构 6

1.2.4金刚石和闪锌矿结构 8

1.2.5纤维锌矿结构 9

1.3几何性质：晶格势 11

第2章 完美晶格的电子结构 14

2.1基本方程和近似 14

2.1.1静态晶格近似 14

2.1.2单电子近似 15

2.1.3考夫曼近似 16

2.1.4交换近似 17

2.1.5库仑关联 18

2.2能带论 22

2.2.1基本假设 22

2.2.2能带结构：一般特征 22

2.2.3能带结构：波函数 26

2.2.4能带结构：例 29

2.2.5电子空穴之间的对应 33

第3章 晶格动力的力学 36

3.1绝热近似 36

3.1.1波恩-奥本海默近似 36

3.1.2简并系统的绝热近似 37

3.1.3绝热近似的精确程度 38

3.2谐振子近似 40

3.2.1简正模 41

3.2.2简谐近似的一般结果 42

3.2.3简谐近似的极限 44

3.3偶极近似 45

3.3.1简介 45

3.3.2晶格动力学 46

3.4原子间力模型 48

3.4.1简介 48

3.4.2离子晶体 48

3.4.3价键晶体 50

3.4.4部分离子晶体 51

3.4.5稀有气体晶体 52

3.5晶格动力学 52

3.5.1色散曲线 52

3.5.2态密度 53

3.6电子-声子相互作用 54

3.6.1海尔曼-费曼定理 54

3.6.2电子-声子相互作用：退局域化情形 55

3.6.3电子-晶格耦合的局域模型 59

第二部分 孤立缺陷的电子结构 65

第4章 有效质量理论 65

4.1简介 65

4.2简单的有效质量理论 65

4.2.1缺陷晶格的基本方程 65

4.2.2有效质量理论近似 67

4.2.3 △（r）函数 68

4.2.4有效质量方程 69

4.2.5波函数 70

4.2.6更复杂的能带结构 71

4.2.7有效质量理论的矩阵元 75

4.3量子缺陷方法 76

4.4多体系统的有效质量理论 77

4.4.1完美晶格的多体本征函数 78

4.4.2缺陷晶格的基本方程 79

4.4.3用严格多体态作基的方法 80

4.4.4用哈特里-福克态为基的方法 83

4.5有效质量近似的精确程度 84

第5章 格林函数方法 87

5.1简介 87

5.1.1基的选择 87

5.1.2格林函数 87

5.1.3格林函数的矩阵元 87

5.2束缚态：Koster-Slater模型 90

5.2.1单带、单格点模型 90

5.2.2本征值方程 91

5.3共振态 95

5.3.1格林函数 97

5.3.2散射问题 98

5.4具有辅极小值的能带结构 103

5.4.1一般理论：布里渊区不同点的极小值 104

5.4.2共振态 105

5.4.3△？En的表示式 107

5.5其他利用格林函数的方法 108

5.5.1 Bassani， Iadinisi和Preziosi方法 108

5.5.2 KKR和T矩阵方法 109

5.6势的选择：格林函数方法的有效性 112

第6章 变分法 115

6.1简介 115

6.1.1基本定理 115

6.1.2少电子近似 116

6.2正交性限制 117

6.2.1调制能带函数 117

6.2.2原子轨道方法 118

6.2.3直接正交化 119

6.2.4赝势方法 121

6.2.5具有几个电子的缺陷 126

6.3变分计算的精确程度 126

6.4变分波函数的选择 130

第7章 分子方法和模型计算 133

7.1简介 133

7.2一般方法 133

7.2.1分子轨道和价键方法 133

7.2.2单态和三态的分离 135

7.2.3定域键和杂化 136

7.3近似方法 138

7.3.1矩阵元近似 138

7.3.2半经验方法 141

7.3.3模型计算 144

7.4弱共价 146

7.5定域轨道方法 149

7.5.1密度算符 150

7.5.2自洽解 152

7.5.3轨道条件 153

7.5.4定域轨道方法的应用 155

7.5.5近似方法和定域轨道 157

第8章 缺陷系统的晶格畸变 159

8.1简介 159

8.2线性耦合 161

8.3缺陷附近的定态畸变 164

8.3.1线性响应的形式理论 164

8.3.2计算定态畸变的方法 166

8.3.3源自点缺陷的长程畸变 181

8.4姜-泰勒不稳定性 186

8.4.1导言：准分子假设 186

8.4.2势能面 187

8.4.3定态和动力学的姜-泰勒效应 197

8.4.4电子算符的矩阵元：Ham效应 218

8.5其它反对称系统 223

8.5.1简介 223

8.5.2快转动和慢转动极限 224

8.5.3转动系统的其它能级 229

8.5.4转动系统势的选择 230

8.6束缚极化子 231

8.6.1简介 231

8.6.2弱电子-晶格耦合 233

8.6.3中等耦合：更高等模型 237

8.6.4强耦合 248

8.6.5 Toyozawa-Haken-Schottky模型 250

8.6.6束缚极化子辅助的局域声子模式 252

8.6.7束缚极化子：最终评注 253

第9章 一般结束 256

9.1简介 256

9.2束缚态数目 256

9.3基态本质 259

9.4能级顺序 262

9.5标度关系和维里定理 264

9.6小结 266

第三部分 缺陷可观测性质的计算 271

第10章 光学性质 271

10.1原子的光吸收 271

10.2固体色心的光学性质 276

10.3 Condon近似 277

10.4线形函数 280

10.5 Smakula公式和有效场修正 282

10.6爱因斯坦系数和细致平衡原理 289

10.7电子-晶格相互作用的线形函数 291

10.7.1简介 291

10.7.2线性电子-晶格耦合 294

10.7.3超出线性耦合 309

10.8矩方法 310

10.8.1简介 310

10.8.2非简并态：线性和二次耦合 312

10.8.3位形坐标图 315

10.9禁戒跃迁：非简并态 317

10.10电子简并 320

10.10.1简介 320

10.10.2简并导致的光学能带劈裂 323

10.10.3具有轨道简并的Huang-Rhys因子 328

10.10.4反共振 328

10.11缺陷的光致电离 331

10.11.1简介 331

10.11.2导带依赖 333

10.11.3缺陷波函数依赖 334

10.11.4声子辅助的光致电离 340

第11章 非完美晶格动力学 342

11.1简介 342

11.2和电子型缺陷系统比较 345

11.3线性链中的缺陷 345

11.4经典格林函数方法 348

11.5热力学格林函数方法 350

11.5.1简介 350

11.5.2运动方程 351

11.5.3关联函数 353

11.6响应函数 354

11.6.1简介 354

11.6.2和经典格林函数的关系 355

11.6.3从外力的能量吸收 356

11.7各项同性杂质 359

11.8渐近展开 361

11.8.1局域模 363

11.8.2局域模的存在 365

11.8.3局域模边界 368

11.8.4低频共振模 368

11.8.5局域模的非谐振性和共振 370

11.9红外吸收 375

11.9.1偶极矩 375

11.9.2同极晶格的荷电缺陷 376

11.9.3极性晶格的荷电缺陷 377

11.10 T矩阵 382

11.11热导率 383

11.11.1引言：弛豫时间 383

11.11.2长波长极限：瑞利散射 385

11.11.3峰值定理 386

11.11.4小结和与红外吸收相比较 389

第12章 外场及其效应 390

12.1简介 390

12.2电场和光场：斯塔克效应 390

12.2.1线性和二次型斯塔克效应简介 390

12.2.2线性斯塔克效应 392

12.2.3电场对波函数的效应 395

12.2.4电场作用下缺陷的重定向 397

12.2.5外加光场 397

12.2.6次级辐射：拉曼效应和过热发光 400

12.3磁场：塞曼效应 402

12.3.1简介 402

12.3.2原子和有效质量系统中的塞曼效应 403

12.3.3线性塞曼效应：一般缺陷 413

12.3.4法拉第转动及其相关现象 416

12.4应力场 422

12.4.1能级的应力效应 423

12.4.2波函数的应力效应 426

12.5电子-晶格强耦合：矩方法 428

12.5.1简介 428

12.5.2零声子线 428

12.5.3宽带跃迁 429

12.5.4拉曼效应 434

12.5.5刚性移动假说 437

第13章 电子-自旋共振 438

13.1简介 438

13.2自旋哈密顿量 439

13.3塞曼效应 442

13.3.1轨道角动量 444

13.3.2 g-因子举例 447

13.4零场劈裂 450

13.5电子-原子核相互作用：超精细结构 455

13.5.1各项同性超精细相互作用 457

13.5.2各项异性超精细相互作用 462

13.5.3原子核矩和电子轨道矩的耦合 465

13.6四极相互作用 466

13.6.1电场梯度 467

13.7利用自旋共振测量晶体畸变 473

第14章 非辐射过程和自由载流子与缺陷的相互作用 477

14.1简介 477

14.2非辐射跃迁 477

14.2.1一般理论 477

14.2.2顺磁弛豫 490

14.2.3共振和非共振吸收 501

14.2.4零声子线的温度依赖 505

14.3传导电子的散射 512

14.3.1简介 512

14.3.2极限情形 514

14.3.3被中性杂质散射 515

14.3.4被已电离杂质散射 517

14.3.5其他途径 519

14.4固体中的电子捕获 520

14.4.1简介 520

14.4.2利用声子发射捕获 522

14.4.3 Auger效应及相关现象 539

14.5动力学 547