绪论 1

第1章 材料的电子理论 4
1.1 波函数和薛定谔方程 4
1.1.1 波粒二象性 4
1.1.2 波函数 5
1.1.3 费米子和玻色子 6
1.1.4 薛定谔方程 7
1.2 经典统计和量子统计 8
1.2.1 玻尔兹曼经典统计 8
1.2.2 费米-狄拉克统计 8
1.2.3 玻色-爱因斯坦统计 9
1.3 自由电子论 9
1.3.1 量子自由电子基本假设 9
1.3.2 自由电子的能量状态 10
1.3.3 周期性边界条件和波矢取值 11
1.3.4 能态密度 12
1.3.5 基态与费米能 12
1.3.6 激发态 14
1.4 能带理论 16
1.4.1 能带理论基本假设和单电子薛定谔方程 16
1.4.2 布洛赫定理 17
1.4.3 波矢k的取值和波矢密度 17
1.4.4 能带结构 18
1.4.5 布洛赫电子等能面和能态密度 20
1.4.6 准经典近似 23
1.4.7 导体、半导体和绝缘体的
能带论解释 25
本章小结 28
思考题 29

第2章 缺陷物理 30
2.1 晶体结构的缺陷 30
2.1.1 点缺陷 30
2.1.2 线缺陷 31
2.1.3 面缺陷 31
2.2 点缺陷的类型及缺陷反应 31
2.2.1 本征缺陷 32
2.2.2 杂质缺陷 32
2.2.3 电子缺陷 32
2.3 缺陷平衡 33
2.3.1 吉布斯自由能判据 33
2.3.2 点缺陷浓度 33
2.3.3 点缺陷对材料性能的影响 34
2.4 点缺陷的扩散 35
2.4.1 扩散方程和扩散系数 36
2.4.2 自扩散的微观机制 37
2.5 离子晶体的点缺陷 39
2.5.1 离子晶体中的点缺陷 39
2.5.2 色心 39
2.6 位错 40
2.6.1 位错类型 40
2.6.2 位错能 41
2.6.3 位错滑移与塑性变形 42
2.6.4 位错对晶体性质的影响 43
本章小结 45
思考题 45

第3章 热性物理 46
3.1 晶格振动及能量 46
3.1.1 晶格振动与声子 46
3.1.2 模式密度 47
3.2 材料的热容 48
3.2.1 比热容的概念 49
3.2.2 热容一般表达式 49
3.2.3 爱因斯坦理论 50
3.2.4 德拜理论 51
3.3 材料的热传导 53
3.3.1 晶格振动的非简谐效应 53
3.3.2 倒逆散射与热传导 53
3.3.3 热导率与温度的关系 54
3.4 材料的热膨胀 56
3.4.1 热膨胀的定义 56
3.4.2 热膨胀的微观机理 56
3.4.3 实际材料的热膨胀 57
本章小结 59
思考题 59

第4章 磁性物理 61
4.1 磁学基本量与材料磁性分类 61
4.1.1 磁学基本量 61
4.1.2 材料的磁性分类 63
4.2 原子（离子）的磁性 63
4.3 抗磁性及顺磁性 66
4.3.1 抗磁体 66
4.3.2 顺磁体 67
4.4 铁磁性 69
4.4.1 铁磁性的概念 69
4.4.2 外斯磁场理论 71
4.4.3 海森堡电子交换理论 71
4.5 反铁磁性及亚铁磁性 73
4.5.1 反铁磁性 73
4.5.2 反铁磁性的唯象理论 74
4.5.3 反铁磁性交换作用 75
4.5.4 亚铁磁性 75
4.6 磁畴与技术磁化 78
4.6.1 磁畴的形成 78
4.6.2 磁晶各向异性能 78
4.6.3 技术磁化 79
本章小结 80
思考题 81

第5章 导电物理 82
5.1 载流子及其迁移 82
5.2 金属导电 84
5.2.1 金属导电理论 84
5.2.2 金属电导率和温度的关系 86
5.3 半导体的电导 87
5.3.1 本征半导体的能带结构 88
5.3.2 典型半导体的能带结构 88
5.3.3 半导体的本征光吸收 90
5.3.4 电子的有效质量和空穴 90
5.3.5 杂质（掺杂）半导体 92
5.3.6 本征半导体热平衡载流子的统计分布 94
5.3.7 杂质半导体的热平衡载流子 97
5.3.8 温度对载流子浓度的影响 98
5.3.9 半导体的电导率 98
5.4 p-n结 100
5.4.1 p-n结的平衡势垒 100
5.4.2 p-n结的整流特性和应用 101
5.4.3 p-n结的光生伏特效应 102
5.4.4 p-n结的光发射 103
5.5 材料的离子电导 103
5.5.1 离子导电理论 103
5.5.2 离子电导与扩散 105
5.5.3 离子导电的影响因素 106
5.6 快离子导体 106
5.6.1 快离子导体简介 106
5.6.2 立方稳定氧化锆 107
本章小结 108
思考题 109

第6章 电介质物理 110
6.1 静电场中的电介质行为 110
6.1.1 电容和介电常数 110
6.1.2 电介质极化机制 113
6.1.3 宏观极化强度和微观极化率的关系 116
6.2 交变电场中电介质行为及介质损耗 117
6.2.1 复介电常数与介质损耗 117
6.2.2 电介质弛豫和频率响应 119
6.2.3 介电损耗分析 120
6.3 固体电介质的电导与击穿 121
6.3.1 介电强度 121
6.3.2 介电强度影响因素 122
本章小结 123
思考题 123

第7章 铁电物理 125
7.1 压电性能 125
7.1.1 压电效应与压电材料 125
7.1.2 压电效应产生机制 127
7.1.3 常见的压电材料及应用 128
7.2 热释电性能 129
7.2.1 热释电效应 129
7.2.2 热释电效应产生机制 130
7.3 铁电相变与晶体的结构变化 130
7.3.1 铁电效应与铁电体 130
7.3.2 铁电效应微观机制 132
本章小结 133
思考题 134

第8章 纳米物理 135
8.1 纳米颗粒的基本效应 135
8.1.1 量子尺寸效应 135
8.1.2 小尺寸效应 137
8.1.3 表面效应 137
8.1.4 宏观量子隧道效应 138
8.1.5 库仑堵塞效应与量子隧穿效应 138
8.1.6 介电限域效应 139
8.1.7 量子限域效应 139
8.2 纳米颗粒的物理特性 140
8.2.1 纳米微粒的热学性能 140
8.2.2 纳米微粒的光学性能 143
8.2.3 纳米微粒的电学性能 145
8.2.4 纳米微粒的磁学性能 148
8.3 纳米微粒的力学特性 151
8.3.1 弹性模量 151
8.3.2 纳米金属的强度 152
8.3.3 纳米金属的塑性 152
8.3.4 超塑性 152
本章小结 153
思考题 154

参考文献 155