第1章 理论材料科学的电子结构方法 1
1.1 引言 1
1.2 单电子方法 2
1.3 量子化学途径和固体物理方法 3
1.4 OLCAO方法 3
参考文献 4
第2章 原子轨道线性组合方法（LCAO）的历史 6
2.1 早期固体能带理论 6
2.2 LCAO方法的起源 7
2.3 在LCAO计算中使用高斯轨道 8
2.4 OLCAO方法的起源 10
2.5 OLCAO方法的现状和发展趋势 11
参考文献 11
第3章 OLCAO方法的基本原理与方法 15
3.1 原子基函数 15
3.2 布洛赫函数和Kohn-Sham方程 20
3.3 格位分解势函数 22
3.4 高斯变换技巧 24
3.5 芯正交化技巧 28
3.6 布里渊区积分 30
3.7 OLCAO方法的优势 31
参考文献 33
第4章 基于OLCAO方法计算各种物理性质 34
4.1 能带结构和带隙 34
4.2 态密度和分态密度 35
4.3 有效电荷、键级和局域化指数 37
4.4 自旋极化能带结构 38
4.5 标量相对论修正和自旋轨道耦合 39
4.6 磁学性质 43
4.7 线性光学性质和介电函数 43
4.8 金属中的电导函数 46
4.9 绝缘体的非线性光学性质 47
4.10 体性质和构型优化 48
参考文献 50
第5章 在半导体和绝缘体材料体系中的应用 51
5.1 单质和二元化合物半导体 51
5.2 二元化合物绝缘体 54
5.3 氧化物 56
5.3.1 二元氧化物 56
5.3.2 三元氧化物 60
5.3.3 激光基质晶体 65
5.3.4 四元氧化物和其他复杂氧化物 67
5.4 氮化物 68
5.4.1 二元氮化物 68
5.4.2 尖晶石氮化物 71
5.4.3 三元和四元的氮化物和氮氧化物 73
5.4.4 其他复杂氮化物 74
5.5 碳化物 75
5.5.1 SiC 75
5.5.2 其他碳化物 77
5.6 硼和硼的化合物 77
5.6.1 单质硼 77
5.6.2 B4C 79
5.6.3 另外一些硼化合物 80
5.6.4 复杂硼化合物的其他形式 81
5.7 磷酸盐 81
5.7.1 简单的磷酸盐：AlPO4 81
5.7.2 复杂的磷酸盐：KTP 82
5.7.3 磷酸铁锂：LiFePO4 82
参考文献 83
第6章 在晶态金属和合金材料中的应用 89
6.1 金属单质和合金 89
6.1.1 金属单质 89
6.1.2 Fe的硼化物 90
6.1.3 Fe的氮化物 91
6.1.4 钇铁石榴石 93
6.2 永久磁铁 94
6.2.1 R2Fe14B晶体 95
6.2.2 Nd2Fe14B晶体 97
6.2.3 R2Fe17和其他相关相结构 99
6.3 高Tc超导体 100
6.3.1 YBCO超导体 100
6.3.2 其他氧化物超导体 103
6.3.3 非氧化物超导体 104
6.4 在金属与合金方面的一些最新研究进展 106
6.4.1 Mo-Si-B合金 106
6.4.2 MAX相 108
参考文献 111
第7章 在复杂晶体中的应用 115
7.1 碳相关体系 115
7.1.1 富勒烯（C60）和碱金属掺杂的C60体系 115
7.1.2 负曲率石墨型碳结构 119
7.2 石墨烯、石墨和碳纳米管 121
7.2.1 石墨烯和石墨 121
7.2.2 碳纳米管 122
7.3 聚合物晶体 127
7.4 有机晶体 129
7.4.1 有机超导体 129
7.4.2 Fe-TCNE 132
7.4.3 Herapathite晶体 134
7.5 生物陶瓷晶体 137
7.5.1 钙磷灰石晶体 137
7.5.2 α-和β-磷酸三钙 139
参考文献 141
第8章 在非晶固态和液态体系中的应用 144
8.1 无定形Si和a-SiO2 144
8.1.1 无定形Si和氢化a-Si 144
8.1.2 无定形SiO2和a-SiOx玻璃 145
8.1.3 其他玻璃体系 147
8.2 金属玻璃 149
8.2.1 CuxZr1-x金属玻璃 149
8.2.2 其他金属玻璃 150
8.2.3 金属玻璃的输运特性 151
8.2.4 金属玻璃最新进展 154
8.3 晶间玻璃薄膜 155
8.3.1 基底模型 156
8.3.2 棱柱模型 158
8.3.3 棱柱-基底模型（Yoshiya模型） 161
8.4 体相水模型 164
8.5 熔融盐模型：NaCl和KCl 166
8.6 混凝土模型 169
参考文献 170
第9章 在掺杂、缺陷和表面体系中的应用 173
9.1 孤立空位和取代杂质 173
9.1.1 孤立空位 173
9.1.2 单掺杂 175
9.2 MgAl2O4（尖晶石）中的空位和杂质 179
9.2.1 方法 179
9.2.2 反位缺陷的影响 180
9.2.3 孤立空位缺陷的影响 181
9.2.4 Fe取代效应 182
9.3 杂质空位复合缺陷 184
9.4 晶界模型 186
9.4.1 α-Al2O3中的晶界 187
9.4.2 钝化缺陷 189
9.4.3 SrTiO3中的晶界 190
9.5 表面 192
9.6 界面 196
参考文献 197
第10章 在生物分子体系中的应用 199
10.1 维生素B12 199
10.2 b-DNA模型 205
10.3 胶原蛋白模型 208
10.4 其他生物分子体系 213
参考文献 214
第11章 在原子芯能级谱方面的应用 215
11.1 超胞OLCAO方法的基本原理 215
11.2 选择的范例 219
11.2.1 简单晶体 219
11.2.2 复杂晶体 222
11.2.3 不同局域环境下的Y-K吸收边 227
11.2.4 硼和富硼化合物 228
11.2.5 晶体中的取代缺陷 229
11.2.6 生物分子体系 231
11.2.7 在晶界和表面上的应用 232
11.2.8 在晶间玻璃薄膜上的应用 234
11.2.9 体相水的O-K吸收边的统计描述 236
11.3 谱成像（SI） 237
11.3.1 介绍 237
11.3.2 SI处理 238
11.3.3 在硅缺陷模型上的应用 239
11.4 超胞OLCAO方法的未来发展 241
参考文献 242
第12章 OLCAO方法的改进与发展 244
12.1 通用性 244
12.1.1 OLCAO基组 244
12.1.2 OLCAO势和电荷密度的表示 246
12.1.3 相对论性OLCAO 246
12.1.4 交换关联泛函 247
12.1.5 磁性和非共线自旋极化 248
12.1.6 组态相互作用 248
12.1.7 Hamaker常数 250
12.2 效率 251
12.2.1 分层存储体系 252
12.2.2 模块化 253
12.2.3 并行化 253
12.3 方便性 256
12.3.1 用户界面与控制 256
12.3.2 与第三方软件的交互 257
12.3.3 数据可视化 258
参考文献 259
附录A 原子基函数数据库 261
附录B 初始原子势函数数据库 266
附录C OLCAO程序组执行模型 271
C.1 介绍 271
C.2 输入生成 272
C.3 程序执行 286
C.4 结果分析 300
附录D 计算统计举例 302
索引 305