电介质物理学 第2版PDF电子书下载

第一章 绪论&方俊鑫 王评初 1

1.1 介质的电极化 1

1.2 固态电介质 7

1.3 近年来电介质物理学的部分进展 13

1.4 电介质物理学的展望 22

参考文献 25

第二章 介质的电极化响应&陆夏莲 李景德 28

2.1 基本概念 28

2.1.1 电势移和电极化 28

2.1.2 宏观物质中的电磁运动 30

2.1.3 介质在交变电场中的损耗 34

2.2 电介质的微观极化机构 37

2.2.1 电子云分布的畸变 37

2.2.2 离子的位移 41

2.2.3 固有电偶极矩的取向 44

2.2.4 空间电荷 47

2.3 有效场 49

2.3.1 弥散态物质 49

2.3.2 Lorentz修正场 52

2.3.3 昂萨格修正场 54

2.4 介电弛豫 57

2.4.1 弛豫过程的物理意义 57

2.4.2 德拜弛豫方程 60

2.4.3 双势阱弛豫模型 63

2.5 谐振吸收和色散 65

2.5.1 复折射率 65

2.5.2 线性振子的强迫振动 68

2.5.3 离子晶体中的极化波 70

2.5.4 介电色散关系 74

2.6 各向异性电介质 75

2.6.1 张量的概念 75

2.6.2 方向对称性和点群 79

2.6.3 晶体中方向的描述和坐标系 82

2.7 电极化的非线性效应 85

2.7.1 非线性介电张量 85

2.7.2 折射率椭球 87

2.7.3 电光效应 90

2.8 其他的电极化响应 93

2.8.1 金属中的色散 93

2.8.2 伦琴射线的色散 94

参考文献 95

第三章 电介质中的电荷转移&雷清泉 范勇 96

3.1 电传导和电荷转移 96

3.2 晶体的能带结构 99

3.2.1 Bloch定理 99

3.2.2 能带的概念 104

3.3 非晶体的能带结构 107

3.3.1 无序效应及定域态 107

3.3.2 典型的能带模型 109

3.3.3 定域态的能量分布函数 111

3.4 弱电场中的电流 112

3.4.1 直流离子体电导 112

3.4.2 直流电子体电导 117

3.4.3 交流电导 130

3.4.4 导电逾渗模型 130

3.4.5 载流子的弥散输运——Scher-Montroll理论 138

3.4.6 表面电导 141

3.5 强电场中的电流 142

3.5.1 电极效应 142

3.5.2 体效应 148

3.6 电介质中的空间电荷 153

3.6.1 空间电荷来源及类型 153

3.6.2 空间电荷的表征技术 154

3.6.3 受陷电荷的释放机理 159

3.6.4 空间电荷效应 165

3.7 绝缘介质的电击穿 172

3.7.1 气体放电 172

3.7.2 液体介质击穿 175

3.7.3 固体介质击穿 176

参考文献 193

第四章 电介质的唯象理论&陆夏莲 周志刚 李景德 195

4.1 热力学方法基本概念 195

4.1.1 宏观均匀体系 195

4.1.2 热力学量 197

4.2 固态电介质的热力学描述方法 199

4.2.1 均匀形变 199

4.2.2 应变和应力 202

4.2.3 外界对电介质作功的形式 204

4.2.4 平衡态固相电介质 205

4.3 极性固态相变 208

4.3.1 自发极化和电畴 208

4.3.2 二级铁电相变 212

4.3.3 一级铁电相变 218

4.3.4 诱导铁电相变 222

4.3.5 极性相变的热力学理论 224

4.4 电介质的线性效应 225

4.4.1 物性参数的定义 225

4.4.2 线性物性参数 230

4.4.3 物性常数和模量 233

4.4.4 各向异性的张量描述方法 233

4.5 热释电性 237

4.5.1 热释电体 237

4.5.2 热释电系数 242

4.6 压电性 246

4.6.1 压电体 246

4.6.2 压电振子 247

4.6.3 压电谐振等效电路 253

4.6.4 导纳圆图 258

4.7 电致伸缩效应 262

4.7.1 外电场作用于介质的力 262

4.7.2 电致伸缩系数 264

参考文献 267

第五章 晶格振动和声子统计&陆夏莲 李景德 269

5.1 晶体中的热运动 269

5.1.1 宏观物质中的热运动 269

5.1.2 束缚原子体系的振动 270

5.1.3 简谐振动模 272

5.1.4 振动能量的量子化 274

5.1.5 二次量子化和声子 276

5.2 晶格动力学 278

5.2.1 晶体的理想化近似 278

5.2.2 布里渊区 283

5.2.3 声学支和光学支振动模 285

5.2.4 三维理想晶体 288

5.3 极性相变和软模 291

5.3.1 铁电软模 291

5.3.2 非简谐作用 293

5.3.3 相变和序参数 297

5.4 热平均值 299

5.4.1 系综平均值 299

5.4.2 量子统计 301

5.4.3 声子的统计方法 303

5.4.4 热力学函数的统计公式 305

参考文献 306

第六章 铁电原理&周志刚 李从周 307

6.1 铁电体的结构 307

6.1.1 铁电体 307

6.1.2 铁电体的分类 309

6.1.3 铁电晶体 313

6.1.4 铁电液晶 325

6.1.5 铁电聚合物 334

6.2 铁电体的对称性 337

6.2.1 对称性和对称群 337

6.2.2 对称群和晶体群 340

6.2.3 居里群 358

6.3 对称性和物理性能关系 364

6.3.1 居里原理与诺埃曼原理 364

6.3.2 铁电群和反铁电群 367

6.3.3 铁弹群和铁电-铁磁群 372

6.4 畴结构与缺陷 378

6.4.1 畴结构 378

6.4.2 畴壁的运动 390

6.4.3 畴结构与缺陷 394

6.4.4 畴结构研究进展 400

6.5 结构相变和软模 405

6.5.1 晶格稳定条件与软模概念 405

6.5.2 简谐模型 406

6.5.3 非谐相互作用 408

6.5.4 主序参量和次级序参量 410

6.6 Landau唯象理论和涨落 413

6.6.1 单元序参量 413

6.6.2 序参量与应变的耦合 415

6.6.3 短程力体系中的涨落 417

6.6.4 单轴铁电体 418

6.6.5 声学模和铁电涨落的相互作用 420

6.6.6 多元序参量 424

6.6.7 非本征铁电体 426

6.6.8 涨落和短程相互作用 427

6.6.9 涨落和长程相互作用 428

6.7 氢键铁电体的六角顶点模型 428

6.7.1 冰规则 428

6.7.2 二维KDP铁电模型 429

6.8 结构相变与有序-无序 431

6.8.1 Slater-Takagi模型 431

6.8.2 同位素效应 435

6.9 赝自旋模型Hamiltonian 435

6.10 位移型与有序-无序型统一模型 438

参考文献 440

第七章 铁电体的第一性原理研究&钟维烈 王渊旭 451

7.1 基本概念 451

7.2 基态结构 454

7.3 自发极化 466

7.4 铁电相变 473

7.5 压电性 483

参考文献 493

第八章 晶体中的缺陷&李齐 496

8.1 点缺陷 496

8.1.1 热平衡态的点缺陷，空位与填隙原子 496

8.1.2 非平衡点缺陷的产生 498

8.1.3 点缺陷的运动和原子输运过程 501

8.1.4 离子晶体中的点缺陷与色心 503

8.1.5 杂质原子 506

8.2 位错 507

8.2.1 位错及其运动的几何特征 507

8.2.2 位错的弹性性质 511

8.2.3 位错核心结构 515

8.2.4 位错的产生和增殖 518

8.2.5 位错与其他缺陷间的交互作用 521

8.3 晶体的表面 526

8.3.1 晶体外形与表面微观形貌 526

8.3.2 表面弛豫与重构 529

8.3.3 技术材料的表面 531

8.4 面缺陷 533

8.4.1 平移界面 533

8.4.2 孪晶界面 539

8.4.3 晶界 543

8.4.4 相界 547

参考文献 549

第九章 电介质能谱&倪尔瑚 李从周 551

9.1 引论 551

9.2 介电谱 556

9.2.1 引言 556

9.2.2 弛豫型介电谱 558

9.2.3 交变电场的情况；Kramors-Kr？nig关系式 564

9.2.4 介电谱的测量导论 566

9.3 红外吸收谱 569

9.4 光散射 574

9.4.1 引言 574

9.4.2 Raman散射和布里渊散射 575

9.4.3 声子-光子耦合态 577

9.5 超声谱 581

参考文献 586

第十章 电介质的实验研究&许煜寰 588

10.1 复介电常数和介电谱的研究 588

10.1.1 复介电常数的测量 589

10.1.2 介电谱 591

10.1.3 介电常数对温度的函数关系（温度谱） 598

10.1.4 热激励去极化电流的测量（TSDC谱） 601

10.2 电介质的铁电性与热释电性的实验研究 603

10.2.1 电滞回线的观测 604

10.2.2 铁电体居里温度的测定 606

10.2.3 热释电系数的测量 609

10.3 压电效应和电致伸缩效应的实验研究 612

10.3.1 据“IRE标准”对介电、压电、弹性常数测量的程序 613

10.3.2 静态法和准静态法测量压电系数 620

10.3.3 电致伸缩系数的测定 621

10.4 电介质的声学研究 624

10.4.1 声速与弹性系数的关系 625

10.4.2 超声波波速的测量 628

10.4.3 对透明介质的声速测量 630

10.5 电介质光学性质的研究 632

10.5.1 电介质的光学折射率 633

10.5.2 电介质的吸收光谱 634

10.5.3 晶体电光效应的实验研究 638

10.5.4 非线性光学系数的测定 642

10.6 电介质的光散射研究 648

10.6.1 Raman散射和布里渊散射的原理 651

10.6.2 Raman散射的实验研究 659

10.6.3 布里渊散射的实验研究 663

10.7 中子非弹性散射和声子谱的研究 667

10.7.1 中子散射的特点 667

10.7.2 中子散射的实验装置 668

10.7.3 色散关系与声子谱的测定 670

10.7.4 铁电体的中子散射实验研究 674

10.8 电介质的核磁共振研究 679

10.8.1 核磁共振的原理 680

10.8.2 核磁共振的实验方法 681

10.8.3 用核磁共振的方法研究铁电体相变 685

10.9 电介质薄膜的实验研究 687

10.9.1 薄膜微结构的观测 688

10.9.2 介质薄膜电学和光学性质的实验研究 692

10.9.3 介质薄膜的力学性质测量 696

参考文献 700

第十一章 电介质材料的新应用&王永龄 705

11.1 高介陶瓷的新应用 706

11.1.1 高介电容器 706

11.1.2 微波介电陶瓷 711

11.1.3 反铁电储能电容器 713

11.2 铁电性（自发极化）的应用 715

11.2.1 绪言 715

11.2.2 压电点火 719

11.2.3 压电双晶片 725

11.2.4 压电水声换能器 728

11.2.5 热释电的应用 734

11.2.6 铁电高功率脉冲电源 754

11.2.7 铁电薄膜存贮器及其他应用 762

参考文献 775

第十二章 铁电薄膜&肖定全 778

12.1 概述 778

12.1.1 铁电薄膜 778

12.1.2 重要的铁电薄膜材料 779

12.1.3 铁电薄膜的应用 780

12.1.4 非铁电性压电薄膜 781

12.2 铁电薄膜制备技术 783

12.2.1 铁电薄膜制备技术 783

12.2.2 溅射法 784

12.2.3 脉冲激光沉积（PLD）法 784

12.2.4 溶胶-凝胶法 786

12.2.5 化学气相沉积（CVD）法 787

12.2.6 激光分子束外延法 788

12.3 集成铁电学与铁电异质结构 789

12.3.1 铁电薄膜与集成铁电学 789

12.3.2 铁电薄膜异质结构 793

12.4 铁电薄膜在微电子技术和微电机系统中的应用 795

12.4.1 压电薄膜声表面波器件 795

12.4.2 非挥发性铁电随机存取存储器（FRAM） 797

12.4.3 铁电动态随机存取存储器（DRAM） 801

12.4.4 压电马达与集成铁电微电子机械系统 801

12.5 铁电薄膜在光电子学和集成光学中的应用 803

12.5.1 铁电薄膜下一步的发展——在光电子学和集成光学中的应用 803

12.5.2 薄膜型热释电红外探测器 805

12.5.3 铁电薄膜集成光波导器件 806

12.5.4 铁电薄膜光开关 808

12.5.5 光学超晶格与声学超晶格 808

12.6 铁电薄膜的其他应用 810

12.6.1 铁电薄膜电子发射与铁电冷阴极 810

12.6.2 铁电薄膜微波器件——移相器和相阵控雷达应用 813

12.6.3 其他铁电薄膜器件 815

12.7 铁电薄膜的特性退变机制 815

12.7.1 概述 815

12.7.2 铁电薄膜的疲劳特性 816

12.7.3 铁电薄膜的老化特性 820

12.7.4 介电薄膜电阻特性的退变 823

12.7.5 铁电薄膜特性退变研究的进展 825

12.8 SBT铁电薄膜 825

12.8.1 SBT的特性 825

12.8.2 SBT的结构 828

12.8.3 SBT薄膜的制备 828

12.9 铁电薄膜发展展望 829

12.9.1 进一步发展铁电薄膜的主要障碍与解决对策 830

12.9.2 重视集成铁电薄膜器件的研究开发 831

参考文献 832