目录 主要符号表 提醒您 第一章/晶体结构… 1.1一些格的实例… §1-2晶格的周期性 6 §1-3晶向、晶面和它们的标志11 1-4倒格子… §1-5晶体的观…18 §1-6点 .1-7品格的对称性………………33 1-8晶体表面的几何结构…38 1-9非晶态材料的结构… §1-10准态 … √第二章固体的结合…49 2-1离子性结合………49 §2-2共价结合 …5 §2-3金属性结合 66 §2-4范德耳尔斯结合…6 2-5元素和化合物品体结合的规律7 第三章晶格振动与晶体的热学性质… §3~1简谐近似和简正坐标……79 3-2一维单原子链……82 §3-3一维双原子链学波和光学波…92 §3-4三维晶格的振… 97 §3-5离子晶体的长光学波 …103 3-6确定格振动谱的实验方法115 3-7局城振动119 38晶格热容的暴安理 122
超星阅览器提醒您 §3-9品格振动模式密度使用复制品权 关知132 §3-10品格的状态方程和热膨胀…137 §3-11品格的热传导……142 §3-12非晶固体中的原子振动 …13 V第四能带理论…1 §4-1布洛林定 154 4-2一维周期场中电子运动的近自由电子近似157 §4-3三维周期场中电子运动的近自由电子近似…172 §4-4赝势 ……14 §4-5紧束缚近似原子轨道线性组合法…189 §4-6品体能带的对称性… ……202 §4-7能态密度和费米面… 213 48表面电子态 224 §4-9无序系统的电子态…………228 第五章晶体中电子在电场和磁场中的运动…236 §51准经典运动… 237 §5-2恒定电场作用下电子的运动…245 §5-3导体、绝缘体和半导体的能带论解释…250 §5-4在恒定磁场中电子的运动………25 §5-5回旋共振…… 260 §5-6德·哈斯-范·阿尔芬液应…263 第六章金属电子论275 §6-1费米统计和电子热容量… 27 §6-2功函数和接触电势… ……286 §6-3分布函数和玻兹曼方程……290 §6-4弛豫时间近似和电导率公式……296 6-5同性性散射和弛豫时间 300 §6-6格散射和电导 305 §6-7玻耳兹曼方程的局限性Kubo- Greenwood公式315 6-8非晶态金属的电阻率及其温度系 318 2
§6-9金属-绝缘体转变…319 第七章半导体电子论… ……325 7-1半导体的基本能带结构… ………325 57-3半导体中电子的费米统计分布使用333 §7-2半导体中的杂质… 复制品 338 §7-4电导和霍耳效应… 344 75非平衡载流子 …………347 §7-6PN结 ……51 7-7金属绝缘体-半导体系统和MOS反型层…357 78异质 ………363 79非品态导 368 第八章固体的磁性… ………378 §8-1原子的磁 ……379 §8-2固体磁述 ……390 §83电子的泡利旋磁性与朗道抗磁性395 8--4顺磁性的统计理论和顺磁离子盐……399 §8-5铁磁性和分子场理论… 406 §8-6自发磁化的局城电子模型… ……………413 §8-7自旋 …417 §8-8自发磁化的能带模型… ……421 8-9磁和技术磁化 427 §8-10反铁磁性和亚铁磁性42 第九章固体中的光吸收…437 §9-1固体光学常数的本关系47 9-2固体中的光吸收过程… §9-3半导体的带间光吸收… …………442 9激子光吸收 …447 §9-5自由载流子光吸收… …………451 9-6晶格弛像及其对电子跃迁的影响452 第十章超导电的基本现象和基本规律…463 3
超星阅览器提醒您: 复制品权! 多10-1超导体的基本电磁学性质量…63 请 10-2.超导转变和热力学470 10-3.伦敦电磁学方程.475 §104.金堡-朗道方程481 §10-5导态观图4s §10-6第类通导体…492 §10-7单粒子隧道效应96 §10-8约瑟森效应…501 第十一章固体中的元激发……513 §11-1元发…13 §11-2声…516 11-3谁电子和等离激元 ………522 第十二章晶体中的缺陷和扩散… …529 §12-1多晶体和品粒间界…52 §12-2位错 530 §12-3空位、间隙原子的运动和统计平衡51 §12-4扩散和原子在朗运动 545 §12-5离子晶体中的点缺陷和离子性导电…52 第十三章相图 556 §13-1固体 557 §13-2两相平衡并存的准静态相变……562 §13~3三柑平衡并存与共晶和包品转变……565 §13-4相转变过程的实例……59 §13-5周溶体的混合和自由能………570 136有限和连续溶573 13-7高温熔化和相图76 习题578 主要参考书日 587 素引 …………588 基本物理常数…596 4
第一章晶体结构 超星阅览器提醒旭 使用本复制品 请尊重相关知识产权! 固体材料是由大量的原子(或离子)组成的,每1cm3体积中大约 有1023个原子。如此巨大数目的原子以一定方式排列,原子排列的 方式称为固体的结构,长期以来,人们认为固体材料分为两大类 晶体和非晶体,理想品体中原子排列是十分有规则的,主要体现是 原子排列具有周期性,或者称为是长程有序的.而非晶体则不然, 它不具有长程的周期性.1984年从实验上发现了一类既区别与 晶体又区别于非晶体的固体材料,称为准晶体,准晶体的发现开 了固体结构研究的新领域 固体中原子排列的形式是研究固体材料的宏观性质和各种微 观过程的基础,早在两个世纪以前,就开始了对晶体结构的研究 阿羽依(Hauy)从理论上推断,晶体具有规则的几何外形,是晶体 中原子、分子规则排列的结果.本世纪由劳埃(Laue)等提出的X 射线衍射方法,从实验上验证了这一结论,通过几十年的工作,已 经测定了大量晶体原子排列的具体形式对非晶体材料的结构也 进行了大量的研究工作,对其主要特征有了一定的了解,但还有不 少问题有待研究解决而对准品体材料结构的研究还仅仅是开始 本章的主要内容将是阐明晶体中原子排列的几何规则性 §1-1些晶格的实例 晶体中原子排列的具体形式一般称为晶体格子,或简称为晶 格不同晶体原子规则排列的具体形式可能是不同的,我们就说 它们具有不同的晶格结构;有些晶体之间(例如:Cu和Agge和si 等)原子规则排列形式相同,只是原子间的距离不同,我们就说它
们具有相同的晶格结构,这一节先介缗儿个最當遘到的典型的晶 格结构的头例 把品格设思成为原子球的想则堆积,有助手比铰直观地理解 晶裕的组成 相关知识 1-1示意出在一个面,原球规则排列的一种最筒单 的形式,可以形象地称为正方排列.如果把这样的原子层叠起来, 各层的球完全对应,就形成所谓籥单立方品格,没有实际的品体 具有简单立方晶格的銬构,但是一些览复杂的龉格可以在简单立 方晶格基础上加以分析.简单立方鼎格的原子球心显然形成一个 三维的立方格子的结构,往往用图1-2的形式表示这种品格结构, 它表示出这个格子的一个典型单元,用黑圆点表示原子球,黑圆点 罔1-1原子球的正方排列 图1-2箔单立方婚格的典型单元 所在的位置就是原子球心的位置,整个晶格可以看做是这样一个 典型单元沿着三个方向重复排列构成的结果 图1-3中画出了体心立方晶格的典型单元,可以看出除了在立 方体的顶角位置有原子以外,在体心位置还有一个原子.在每 层内原子球仍然是正方排列,单立方晶格的区别在于层与层 堆积的方式不同.体心立方晶格的堆积方式是上而一层原子珠心 对l下面→层的球照,如图1-4中所示意。如我们把某一层子 球心的排列位置用A标记;共球隙的排列位置,也就是上面一层原 子球心的排列位置,用B标记,体心立方晶格中正方排列原子层之 间的堆积方式可以表示为
4B 433 4B3 4=0.31 ro 图1-3体心立方晶格的典型单元图1-4瘁心立方品格的堆积方式 应指岀侬是体心立方晶格中A层中原子球的距离应该等于A-A 层之间的距离,为了保证这一点,正方排列的原子球并不是紧密靠 在一起的,很容易证明,间隙A=0.31r0,为原子球的半径.有 相当多的金属如L、Na、K、Rb、Cs、Fe等,具有体心立方晶格结 构 阁1-5表示原子球在一个平面内最紧密排列的方式,称为密排 面.把密排面叠起来可以形成願子球最紧密堆积的品格.为了堆 积最紧密,在堆积吋把一层的球心对另一层的球隙.细分析 就会现,这样实际上可以形成两种不同的最紧密的品格排列 首光我们注惫到,密排原子层的间陳可以分成两套,在图1-5中把 它们分别男实线和虚线圆圈标出。如果把某一层原子球心的排列 位置用A标记;把套球隙的排列位置分别用B和C标记.两种密 拼晶格密排层之间的堆积方式可以表示为 ABAB AB…… ABCABC ABC…… 前一种晶格称为六角密排晶格,典型单元如图1-6所示,上、下两个 底面为层,中间的三个原子表示B层.后一种晶格称为立方密排
尊重 图1-5原子球的密排面 B 图1-6六角密排品格的典型单元 Ca s 囝1-7面心立方最格的典型单元
品格,或面心立方品格.图17(a)表示这种品格的典型单元,它和 筒单立方相似,但在每个立方面中心有一个原子,图1-7(b)表示 面心立方晶格的原子密排j,若假定图中两个阴影面分别为B 层和C层,则不在阴影面上、顶角上的原子则表示A层.很多金属 元秦共有两种密排结构之一,例如Cu、Ag、A、Al具有面心立方 晶格结构Be、Mg、Zn、Cd则具有六角密排品格结构 巾碳原子形成的金刚石晶格是另一个重要的基本晶格结构 它的典型单元往往用图1-8表示由面心立友单元的中心到顶角引 8条对角线,在其中互不相邻的4条对角线的中点,各加一个原子 就得到态刺石晶格结构.这个结构的一个重要特点是:每个原子 有4个最近邻,它们正好在一个正四面体的顶角位置,如图1-8所 示.除金刚石外,重要的半导体材料硅和锗也具有这种晶格结构 > 图I-8金酬石晶格结构的典型单元图1-9NaCl品袼结构的典型单元 以上介绍的都是同一种原子组成的元素品体,下面介绍几种 化合物晶体的结构 最熟知的是岩盐NaCl结构,它好象是一个简单立方晶格,但 每一行上相间地排列着还的和负的离子Na+和C,如图1-9所示 碱金属Li、Na、K、Rb和卤族元素F、CI、Br的化合物都熙有
NaC1晶格结构 另一种基本的化合物晶格结构是CsC晶格如图1-10所示 它和体心立方相仿,只是体心位置为一种离子,顶角若另一种离 子,如果把整个晶格画出来,体心位置和顶角位置实于完全阵 效,各占一半,正好容纳数目相等的正、负离子, 闪铲矿ZnS的晶格是另一科常见的化合物晶格结构.它与金 刚石晶格结构相仿,只要在金刚石晶格立方单元的对角线位岩! 放一种原子,在面心立方位置上放另一种原子,就得到锌矿鼎饴 结构,很多Ⅲ族元素和V族元素的化合物,例如GaAS、InSb都 县有闪锌矿品格结构 以上都是一些常见的典型的品格结构,熟悉这些结构不仅有 助于了解下面的讨论,而且在实际中也是很有用的 图1-10CsCl品格结构鹩典型单元 §1-2·晶格的周期性 所有晶格的共同特点是具有周期性,下面用一个典型单元来 表示各种晶格结构便体现了这一基本特点.通常用原胞和基矢来 描述晶格的周期性。所谓晶格的原胞是指一个晶格最小的周期性
