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第1章 微观粒子的状态1

1.1 粒子运动状态的描述1

1.1.1 分子相空间1

1.1.2 微观粒子的波粒二象性3

1.1.3 不确定关系4

1.1.4 波函数5

1.2 薛定谔方程7

1.2.1 薛定谔方程7

1.2.2 概率流密度8

1.2.3 定态薛定谔方程9

1.2.4 哈密顿算符9

1.3 无限深势阱10

1.3.1 一维无限深势阱10

1.3.2 三维无限深势阱12

1.4 一维谐振子14

1.4.1 谐振子14

1.4.2 谐振子方程的求解14

1.4.3 谐振子的能级15

1.4.4 谐振子波函数16

1.5 势垒贯穿17

1.5.1 隧道效应17

1.5.2 势垒贯穿的光学类比19

1.6 氢原子19

1.6.1 氢原子的波函数20

1.6.2 氢原子能级20

1.6.3 角动量21

1.6.4 能级简并度21

1.6.5 轨道磁矩21

1.6.6 自旋、自旋磁矩22

1.6.7 小结23

1.7 定态微扰23

1.7.1 非简并定态微扰23

1.7.2 有简并存在下的微扰25

1.8 麦克斯韦—玻尔兹曼分布27

1.8.1 等概率假设27

1.8.2 分布与微观态之间的关系27

1.8.3 麦克斯韦—玻尔兹曼分布31

1.8.4 配分函数33

1.9.1 全同性与泡利不相容原理35

1.9 玻色—爱因斯坦与费米—狄拉克分布35

1.9.2 微观状态数36

1.9.3 B-E分布与F-D分布37

1.9.4 量子统计与经典统计的关系38

思考与练习39

第2章 晶体中的电子状态41

2.1.1 在坐标空间里41

2.1.2 在波矢空间里42

2.2.1 金属中自由电子的运动方程和解43

2.2 金属自由电子模型43

2.2.2 κ空间和态密度44

2.2.3 金属电子气的分布函数45

2.2.4 金属电子气的比热47

2.3 周期势场和布洛赫定理48

2.3.1 周期势场48

2.3.2 布洛赫定理49

2.4 准自由电子模型51

2.4.1 模型与零级近似51

2.4.2 一般微扰的计算52

2.4.3 简并微扰的计算53

2.4.4 能带55

2.5 紧束缚近似模型57

2.5.1 模型的建立与计算57

2.5.2 结果分析59

2.5.3 一个简单例子60

2.6 电子的准经典运动61

2.6.1 布洛赫电子运动的速度61

2.6.2 加速度和有效质量62

2.7 导体、绝缘体和半导体的能带模型65

2.7.1 能带的填充与导电性65

2.7.2 导体、绝缘体和半导体的能带66

2.7.3 近满带与空穴67

思考与练习67

第3章 晶体中的原子热振动70

3.1 原子间的相互作用70

3.2 一维单原子晶格的振动71

3.2.1 振动方程及行波解71

3.2.2 色散关系72

3.2.3 周期性边界条件74

3.3 一维双原子晶格的振动74

3.3.1 振动方程与解74

3.3.2 色散关系75

3.3.3 声学波与光学波76

3.3.4 晶格振动的一般结论76

3.4 晶格振动的量子化声子77

3.4.1 格波能量量子化77

3.4.2 声子的概念79

3.4.3 声子对中子、光子和X射线散射79

3.5 晶体的热学性质81

3.5.1 晶格热容的量子理论81

3.5.2 晶体的热膨胀85

3.5.3 晶体的热传导86

思考与练习89

第4章 常见晶体的结构及物理性质90

4.1 晶体结构的特征和表示法90

4.1.1 晶列和晶面的表示90

4.1.2 晶体的对称性91

4.1.3 晶系与布喇菲原胞93

4.1.4 常见晶体的结构95

4.2 晶体的介电性质98

4.2.1 电极化现象98

4.2.2 晶体的介质极化率和介电常数99

4.2.3 极化驰豫和介质损耗100

4.3 晶体的压电性质101

4.3.1 正压电效应和逆压电效应101

4.3.2 压电系数101

4.3.3 晶体压电性产生原因102

4.3.4 压电晶体的应用103

4.4 晶体的热释电性质104

4.4.1 热释效应104

4.4.2 产生热释电性的条件104

4.4.3 热释电效应的应用105

4.5 晶体的铁电性质106

4.6 晶体的光学性质108

4.6.1 麦克斯韦方程108

4.6.2 波动方程及其单色平面波特解108

4.6.3 晶体中传播的光波性质110

4.6.4 折射率椭球112

4.6.5 电光效应113

思考与练习116

5.1.1 非简并半导体载流子浓度117

5.1 半导体中载流子的统计分布117

第5章 半导体物理特性117

5.1.2 本征半导体和本征载流子浓度118

5.1.3 掺杂半导体及其载流子浓度119

5.1.4 简并半导体125

5.2 半导体的输运特性127

5.2.1 载流子的漂移运动 迁移率127

5.2.2 载流子的散射128

5.2.3 半导体电阻率、杂质浓度和迁移率关系129

5.3.1 非平衡载流子的产生一注入131

5.3 非平衡载流子131

5.3.2 非平衡载流子的寿命132

5.3.3 非平衡载流子的复合132

5.3.4 非平衡载流子的运动133

5.3.5 连续性方程135

5.4 半导体表面、界面(同质、异质)、金属和半导体接触137

5.4.1 半导体表面电场效应137

5.4.2 半导体同质p-n结138

5.4.3 半导体异质结141

5.4.4 金属.半导体接触143

5.4.5 半导体超晶格微结构146

5.5 半导体光电特性149

5.5.1 半导体光吸收149

5.5.2 半导体的定态光电导150

5.5.3 光生伏特效应152

5.5.4 半导体发光和发光二极管153

5.5.5 半导体激射和激光二极管155

5.5.6 半导体光磁电效应158

5.6 半导体的其他特性160

5.6.1 半导体的热电效应160

5.6.2 半导体磁阻效应162

5.6.3 半导体压阻效应163

5.6.4 半导体声电效应163

5.7 半导体陶瓷164

5.7.1 PTC半导体陶瓷164

5.7.2 NTC半导体陶瓷165

5.7.3 晶界层电容器陶瓷166

5.7.4 压敏半导体陶瓷166

5.7.5 其他半导体陶瓷168

思考与练习169

参考文献170