目录:
绪论 半导体和集成电路
历史
集成电路(IC)
制造
参考文献
1.1 半导体材料
1.2 固体类型
1.3 空间晶格
1.4 原子价键
*1.5 固体中的缺陷和杂质
*1.6 半导体材料的生长
1.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第2章 量子力学初步
2.1 量子力学的基本原理
2.2 薛定谔波动方程
2.3 薛定谔波动方程的应用
*2.4 原子波动理论的延伸
2.5 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第3章 固体量子理论初步
3.1 允带与禁带
3.2 固体中电的传导
3.3 三维扩展
3.4 状态密度函数
3.5 统计力学
3.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第4章 平衡半导体
4.1 半导体中的载流子
4.2 掺杂原子与能级
4.3 非本征半导体
4.4 施主和受主的统计学分布
4.5 电中性状态
4.6 费米能级的位置
4.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第5章 载流子输运现象
5.1 载流子的漂移运动
5.2 载流子扩散
5.3 杂质梯度分布
*5.4 霍尔效应
5.5 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第6章 半导体中的非平衡过剩载流子
6.1 载流子的产生与复合
6.2 过剩载流子的性质
6.3 双极输运
6.4 准费米能级
*6.5 过剩载流子的寿命
*6.6 表面效应
6.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第7章 pn结
7.1 pn结的基本结构
7.2 零偏
7.3 反偏
*7.4 非均匀掺杂pn结
7.5 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第8章 pn结二极管
8.1 pn结电流
8.2 pn结的小信号模型
8.3 产生复合电流
8.4 结击穿
*8.5 电荷存储与二极管瞬态
*8.6 隧道二极管
8.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第9章 金属半导体和半导体异质结
9.1 肖特基势垒二极管
9.2 金属半导体的欧姆接触
9.3 异质结
9.4 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第10章 双极晶体管
10.1 双极晶体管的工作原理
10.2 少子的分布
10.3 低频共基极电流增益
10.4 非理想效应
10.5 等效电路模型
10.6 频率上限
10.7 大信号开关
*10.8 其他的双极晶体管结构
10.9 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第11章 金属氧化物半导体场效应晶体管基础
11.1 双端MOS结构
11.2 电容电压特性
11.3 MOSFET基本工作原理
11.4 频率限制特性
*11.5 CMOS技术
11.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第12章 金属氧化物半导体场效应晶体管:概念的深入
12.1 非理想效应
12.2 MOSFET按比例缩小理论
12.3 阈值电压的修正
12.4 附加电学特性
*12.5 辐射和热电子效应
12.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第13章 结型场效应晶体管
13.1 JFET概念
13.2 器件的特性
*13.3 非理想因素
*13.4 等效电路和频率限制
*13.5 高电子迁移率晶体管
13.6 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第14章 光器件
14.1 光学吸收
14.2 太阳能电池
14.3 光电探测器
14.4 光致发光和电致发光
14.5 光电二极管
14.6 激光二极管
14.7 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
第15章 半导体功率器件
15.1 功率双极晶体管
15.2 功率MOSFET
15.3 散热片和结温
15.4 半导体闸流管
15.5 小结
重要术语解释
知识点
复习题
习题
参考文献
附录A 部分参数符号列表
附录B 单位制、单位换算和通用常数
附录C 元素周期表
附录D 误差函数
附录E 薛定谔波动方程的推导
附录F 能量单位——电子伏特
附录G 部分习题参考答案
索引
固体物理(材料科学与工程系列)目录: 第1章绪论1 1.1人类对固体的研究历史1 1.2自然界中的固体及固体物理学4 本章参考书7 第2章化学键与晶体形成8 2.1离子键和离子晶体11 2.2共价键和共价晶体14 2.3金属键和典型金属15 2.4原子、分子固体16 本章参考书18 附录团簇电荷的偶极相互作用19 习题19 第3章固体结构21 3.1晶体的几何描述21 3.2对称性与晶格结构的分类25 3.2.1由二维晶格的对称性推导二维布喇菲点阵的分类27 3.2.2三维晶格中布喇菲点阵的分类和点群符号29 3.3晶体结构的形成33 3.3.1金属和元素晶体的结构33 3.3.2泡林规则和离子晶体的结构35 3.4倒易点阵与布里渊区39 3.4.1倒易点阵40 3.4.2布里渊区42 3.5晶格结构测定与衍射44 3.5.1X射线衍射、电子衍射与中子衍射46 3.5.2衍射理论50 3.6非晶体和准晶体的结构58 3.7软性凝聚体: 液晶和凝胶的结构64 本章参考书71 习题72 第4章晶格振动和固体热性质74 4.1固体中热现象的研究历史74 4.2晶格动力学76 4.2.1晶格振动与声子76 4.2.2声学支和光学支的色散关系82 4.2.3声子能谱的测定86 4.3固体热性质89 4.3.1固体比热容的爱因斯坦模型91 4.3.2固体比热容的德拜模型93 本章参考书99 习题99 第5章固体电子理论100 5.1传统电子导电理论: 德鲁德模型101 5.2自由电子费密气体: 索末菲模型108 5.3自由电子模型的局限性115 5.4布洛赫能带理论116 5.5能带的计算120 5.5.1紧束缚近似122 5.5.2弱晶格势近似125 5.6能带电子的准经典近似和有效质量127 5.7金属中的费密面130 5.7.1碱金属130 5.7.2贵金属131 5.7.3二价金属131 本章参考书131 习题132 第6章固体的电性质: 输运过程134 6.1能带电子的输运过程、导体134 6.1.1能带电子的非平衡量子统计、固体按电性质分类135 6.1.2导体的直流电导率和热导率138 6.2半导体140 6.2.1半导体的特性140 6.2.2载流子的浓度和迁移率145 6.2.3p\|n结,半导体\|金属结,MOS晶体管和半导体超晶格154 6.3超导体163 6.3.1传统超导体和高温超导体的特性163 6.3.2BCS理论及其局限性169 本章参考书173 习题173 第7章固体的磁性176 7.1原子磁矩的量子力学根源178 7.2抗磁性与顺磁性182 7.2.1抗磁性182 7.2.2顺磁性183 7.2.3传导电子的泡利顺磁性185 7.3铁磁性与反铁磁性185 7.3.1铁磁体和亚铁磁体185 7.3.2反铁磁体190 7.3.3铁磁性和反铁磁性的量子力学解释: 海森堡模型190 7.4中子的磁性衍射和自旋波192 7.4.1顺磁体的中子磁性衍射193 7.4.2铁磁体和反铁磁体的中子磁性衍射193 7.4.3中子的非d性磁性衍射: 自旋波能谱的测量194 7.4.4自旋波对铁磁体比热容的贡献194 7.5核磁共振和电子自旋共振195 本章参考书197 附录朗道磁矢量势和洛伦兹力197 习题198 第8章固体的介电性质和光学性质199 8.1电极化过程200 8.2介电击穿、压电体和铁电体206 8.3光在固体中的传播210 8.4固体的发光机制214 本章参考书216 习题216 正文索引(按照第一个字的汉语拼音排列)218 习题参考答案233 附录A物理学常数及单位制换算239 附录B化学元素英文名称与符号一览表及化学元素周期表240
从电子、原子和分子的角度研究固体的结构和性质(主要是物理性质) 的一门基础理论学科。它和普通物理、 热力学与统计物理、金属物理、材料科学、特别是量子力学等学科有着密切关系。例如,固体物理也讨论晶体学、 晶体的结合键、晶体缺陷、扩散、相图等问题。但它着重研究的是晶格振动和晶体的热学性质、固体电子论(包括自由电子论和能带理论)、半导体、固体的磁性、超导体等专题。
第1章 绪论1 1.1 古希腊的原子论1 1.2 固体物理的发展史4 1.3 自然界中的固体及固体物理学7 本章小结10 本章参考文献10 第2章 化学键和晶体形成11 2.1 原子的量子模型12 2.2 离子键和离子晶体15 2.3 共价键和共价晶体19 2.4 金属键和典型金属23 2.5 原子和分子固体25 本章小结29 本章参考文献30 本章习题30 第3章 固体结构32 3.1 晶体的几何描述32 3.2 对称性与晶格结构的分类36 3.2.1 对称性与二维布拉菲点阵的分类37 3.2.2 点群与三维布拉菲点阵的分类39 3.3 晶体的自然结构43 3.3.1 元素晶体的结构43 3.3.2 化合物的结构: 泡林规则47 3.4 倒易点阵和布里渊区51 3.4.1 倒易点阵51 3.4.2 布里渊区53 3.5 衍射与晶体结构的测定56 3.5.1 X射线衍射、电子衍射和中子衍射58 3.5.2 衍射理论65 3.6 无序固体结构71 3.6.1 非晶体73 3.6.2 准晶体75 3.6.3 液晶78 本章小结85 本章参考文献86 本章习题87 第4章 晶格振动和固体热性质89 4.1 爱因斯坦声子模型91 4.2 德拜声子模型94 4.3 晶格动力学和中子衍射98 4.3.1 晶格动力学98 4.3.2 光学支和声学支101 4.3.3 声子能谱的中子衍射测定105 本章小结108 本章参考文献109 本章习题109 第5章 固体电子理论111 5.1 德鲁德模型: 自由电子气体113 5.2 索末菲模型: 自由电子费密气体117 5.2.1 电子的比热容121 5.2.2 电导率和热导率123 5.2.3 电子从金属表面的热发射125 5.2.4 霍尔效应127 5.3 能带理论129 5.3.1 布洛赫定理130 5.3.2 紧束缚模型132 5.3.3 弱晶格势近似136 5.3.4 密度泛函理论与能带计算法的介绍139 5.3.5 真实能带和费密面141 5.3.6 半经典模型和有效质量146 本章小结149 本章参考文献149 本章习题151 第6章 固体的电性质: 输运过程154 6.1 导体155 6.2 半导体159 6.2.1 半导体的特性161 6.2.2 载流子浓度和迁移率167 6.2.3 半导体器件的基本概念179 6.3 超导体189 6.3.1 超导体的特性191 6.3.2 唯象理论194 6.3.3 微观BCS理论199 本章小结202 本章参考文献202 本章习题204 第7章 固体的磁性207 7.1 磁性的量子力学根源210 7.1.1 单原子近似: 原子磁矩211 7.1.2 自由电子近似: 朗道能级214 7.2 磁性的类别217 7.2.1 抗磁性217 7.2.2 顺磁性219 7.2.3 铁磁性225 7.2.4 反铁磁性和亚铁磁性230 7.3 自旋与基本粒子的相互作用233 7.3.1 中子磁性衍射和磁结构233 7.3.2 自旋波与中子非d性散射235 7.3.3 电子自旋共振和核磁共振239 本章小结242 本章参考文献243 本章习题245 第8章 固体的介电性质和光学性质247 8.1 固体的光性质、电性质和磁性质的统一249 8.2 洛伦兹光学模型和电极化过程251 8.2.1 德鲁德金属光学模型256 8.3 激光: 爱因斯坦的受激辐射理论258 8.3.1 辐射的量子力学理论258 8.3.2 微波激射器和激光器260 本章小结263 本章参考文献264 本章习题265 索引266
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