固体能带理论和电子性质(牛津大学研究生教材系列)(Band Theory and Electronic Properties of Solids)

基本信息·出版社：科学出版社

·页码：221 页

·出版日期：2009年

·ISBN：703023622X/9787030236227

·条形码：9787030236227

·包装版本：1版

·装帧：平装

·开本：16

·正文语种：英语

·丛书名：牛津大学研究生教材系列

·外文书名：Band Theory and Electronic Properties of Solids

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内容简介《固体能带理论和电子性质》自成体系，以定量的、相对严格的方式揭示了能带理论是如何决定材料性质的。所有这些都需要借助于量子力学才能得以解释。《固体能带理论和电子性质》介绍了科技中用到材料的电子、光学和结构性质的概念以及理解这些概念所需要的量子力学的知识，还描述了研究能带结构的一些实验技术。《固体能带理论和电子性质》在一定深度上涉及了近些年来的研究热点，并展示了该研究领域持续的活力。

编辑推荐《牛津大学研究生教材系列》介绍了物理学的主要领域的知识和柑关应用，旨在引导读者进入相关领域的前沿。丛书坚持深入浅出的写作风格，用丰富的示例、图表、总结加深读者埘内容的理解。书中附有习题供读者练习。《固体能带理论和电子性质》是系列一册，适用于物理及工程专业的高年级本科生和低年级研究生。

目录

1 金属：Drude模型与Sommerfeld模型

1.1 引言

1.2 关于金属，我们知道些什么？

1.3 Drude模型

1.3.1 假设

1.3.2 弛豫时间近似

1.4 Drude!模型的失败

1.4.1 电子热容

1.4.2 热导率与Wiedemann-Franz比值

1.4.3 Hall效应

1.4.4 小结

1.5 Sommerfeld模型

1.5.1 量子力学介绍

1.5.2 FermiDirac：分布函数

1.5.3 电子态密度

1.5.4 E≈EF处的电子态密度

1.5.5 电子比热容

1.6 Sommerfeld模型的成功与失败

2 周期势场中粒子的量子力学：Bloch定理

2.1 引言与健康警告

2.2 引入周期势

2.3 Born-vonKarman边界条件

2.4 周期势场中的Schr6dinger方程

2.5 Bloch定理

2.6 电子能带结构

3 近自由电子模型

3.1 引言

3.2 零势场

3.2.1 单电子能态

3.2.2 多简并能级

3.2.3 二简并自由电子能级

3.3 近自由电子模型的结果

3.3.1 碱金属

3.3.2 具有偶数个价电子的元素

3.3.3 更多复杂Fermi面的形状

4 紧束缚模型

4.1 引言

4.2 来自单电子能级的能带

4.2.1 电子波函数

4.2.2 简单晶体结构

4.2.3 势与哈密顿量

4.3 紧束缚能带构成的要点

4.3.1 IA与IIA族金属；紧束缚模型观点

4.3.2 IV族元素

4.3.3 过渡金属

5 关于能带结构的一些要点

5.1 紧束缚的与近自由电子的能带结构比较

5.2 k的重要性

5.2.1 hk并非动量

5.2.2 群速

5.2.3 有效质量

5.2.4 有效质量与态密度

5.2.5 k的性质小结

5.2.6 Bloch途径下的散射

5.3 空穴

5.4 附记

6 半导体与绝缘体

6.1 引言

6.2 Si和Ge的能带结构

6.2.1 要点

6.2.2 重和轻空穴

6.2.3 光吸收

6.2.4 Si和Ge导带内的等能面

6.3 直接带隙III-V与II-VI族半导体的能带结构

6.3.1 引言

6.3.2 要点

6.3.3 光吸收与激子

6.3.4 激子

6.3.5 直接带隙III-V族半导体中的等能面

6.4 2半导体中能带的热布居数

6.4.1 质量作用定律

6.4.2 化学式的运动

6.4.3 本征载流子密度

6.4.4 杂质与非本征载流子

6.4.5 非本征载流子密度

6.4.6 简并半导体

6.4.7 杂质带

6.4.8 它是半导体还是绝缘体？

6.4.9 光电导性的一点注记

7 能带结构工程

7.1 引言

7.2 半导体合金

7.3 人造结构

7.3.1 半导体多层膜的生长

7.3.2 衬底与缓冲层

7.3.3 量子阱

7.3.4 量子阱的光学性质

7.3.5 光电子学中量子阱的使用

7.3.6 超晶格

7.3.7 I型与II型超晶格

7.3.8 异质结与调制掺杂

7.3.9 包络函数近似

7.4 使用有机分子的能带工程

7.4.1 引言

7.4.2 分子组装

7.4.3 典型Fermi面

7.4.4 关于Fermi面截面有效维度的一点注记

7.5 层状导电氧化物

7.6 Peierls转变

8 能带结构的测量

8.1 引言

8.2 Lorentz力与轨道

8.2.1 一般考虑

8.2.2 回旋频率

8.2.3 Fermi面上的轨道

8.3 量子力学介绍

8.3.1 Landau能级

8.3.2 Bohr对应原理在磁场中任意形状Fermi面上的应用

8.3.3 轨道面积量子化

8.3.4 磁场中电子态密度

8.4 量子振荡现象

8.4.1 量子振荡的类型

8.4.2 de}taas-vanAlphen效应

8.4.3 其他可由量子振荡推导出的参数

8.4.4 磁哗

8.5 回旋共振

8.5.1 金属中的回旋共振

8.5.2 半导体中的回旋共振

8.6 半导体中的带问磁光学

8.7 其他技术

8.7.1 角分辨光电子能谱（ARPES）

8.7.2 电反射光谱

8.8 一些例子

8.8.1 铜

8.8.2 最近的争论：Sr2RuO4

8.8.3 对有机分子金属Fermi面的研究

8.9 准粒子：电子间的相互作用

9 金属和半导体中热量与电流的传递

9.1 简短的题外话：若没有散射，生活将变得困难

9.2 金属的热导率与电导率

9.2.1 金属：电子传递的“动理论

9.2.2 表示什么？

9.2.3 Matthiessen定律

9.2.4 声子的发射与吸收

9.2.5 什么是相关声子的特征能量？

9.2.6 室温下电一声子散射

9.2.7 T的电一声子散射

9.2.8 低温相关性的偏离

9.2.9 甚低温与／或甚脏金属

9.2.10 小结

9.2.11 电子一电子散射

9.3 半导体的电导率

9.3.1 载流子密度的温度相关性

9.3.2 迁移率的温度相关性

9.4 无序体系与跳跃电导

9.4.1 热激活跳跃

9.4.2 变程跳跃

三维体系中的磁阻

二维体系中的磁阻与量子Hall效应

半导体中非均匀的与热载流子分布

A 凝聚态物理学中的实用术语

B K-空间态密度的推导

C 分布函数的推导

D 声子

E 氢原子的Bohr模型

F 测量电阻率及Hall效应中的实验考虑

G 正则动量

H 超导电性

I 选用符号列表

J 精选习题解答与附加提示

索引

……[看更多目录]

序言This book covers the important topic of band theory and electronic properties of materials. It is intended to be used by final-year undergraduates and first- year graduate students studying condensed matter physics as part of a physics or engineering degree. It may also be used as preparatory material for students starting a doctorate in condensed matter physics or semiconductor devices, or for recent graduates starting research in these fields in industry. Why does this book exist？ Yet another book on the electronic properties of solids requires some expla nation. In teaching final-year undergraduates and first-year graduate students, I have become frustrated with the scarcity of general texts which cover a wide range of material synoptically. Students at this point in their careers often have to embark on research projects, extended essays, literature searches, and so on, in very diverse topics; they tend to dive straight into a specialised text book covering one particular topic （one-dimensional solids, impurities in semiconductors etc.） and to forget that this topic is part of a wider whole. The outcome can be a blinkered attitude in which connections are missed, wheels are reinvented and so on.Secondly, the 'old warhorses' by Kittel and Ashcroft and Mermin, although fine in many respects, have little connection with the huge explosion of re-search in condensed matter physics over the last 20 years. The leap from many such texts to current research topics is enormous; students, seeing illustrativedata from the 1950s and 1960s are often convinced that condensed matter physics is no longer an active, glamorous research field. Thirdly, there is a perceived gap between 'undergraduate' condensed matterphysics texts, which often flounder at length in one dimension, concealing the wood with trees, and more advanced books such as Ashcroft and Mermin,which is often rather daunting for undergraduates. I therefore planned a book which would treat band theory and itsconse quences at a simple level, but in three dimensions from the start,and which would provide pointers to recent developments. The book wouldgive an overview of the field, suggesting literature which provided variousroutes into current research to pics.The task was made easier when the book became part of the wider OxfordMaster Series in Condensed Matter Physics, a collection of six linked text-books covering virtually all areas of the subject. Topics, such as superconductivity, which could lead to very lengthy diversions, could therefore be left to some one else, leaving what I hope is a much more focused book.

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