《固體物理與計算材料導論》是2020年中南大學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：固體物理與計算材料導論
- 作者：齊衛宏
- 出版時間：2020年11月
- 出版社：中南大學出版社
- ISBN：9787548742135
- 類別：自然科學類圖書
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
內容簡介,圖書目錄,作者簡介,
內容簡介
編者結合自己多年的教學和科研積累，編寫了本書。本書分為兩個部分，*部分是固體物理，第二部分是計算材料。兩部分內容既互相獨立又互相聯繫。主要內容包括晶體結構、晶體的結合力、晶格振動與熱學性能、自由電子理論、能帶理論、低維固體、計算材料學概論、原子間相互作用勢、分子動力學模擬、蒙特卡洛方法簡介、電子結構計算、計算材料學的新進展。另外在附錄部分講述了量子力學基礎、Materials Explorer軟體的使用，以及給出了部分習題解答。本書將固體物理和計算材料作為一個整體來講述，可以作為材料科學與工程專業相關課程的教材，適合本科生和研究生使用。
圖書目錄
第一篇固體物理
第1章晶體結構（3）
1.1晶體與空間點陣（3）
1.1.1晶體（3）
1.1.2空間點陣（4）
1.2常見的晶體結構（7）
1.2.1金屬單質（7）
1.2.2氯化鈉結構（8）
1.2.3氯化銫結構（10）
1.2.4金剛石及閃鋅礦結構（11）
1.2.5鈣鈦礦結構（12）
1.3倒易點陣與布里淵區（12）
思考與練習（15）
第2章晶體的結合力（16）
2.1電負性（16）
2.2結合力的普遍性質（17）
2.3晶體的結合類型（21）
2.3.1離子鍵和離子晶體（21）
2.3.2共價鍵和共價晶體（21）
2.3.3金屬鍵和金屬晶體（22）
2.3.4分子鍵和分子晶體（23）
2.3.5氫鍵和氫鍵晶體（23）
2.3.6混合鍵和混合鍵晶體（24）
2.4晶體的結合能（25）
2.4.1離子晶體的結合能（25）
2.4.2共價晶體的結合能（26）
2.4.3金屬晶體的結合能（27）
2.4.4分子晶體的結合能（27）
2.5晶體結合的規律（28）
思考與練習（30）
第3章晶格振動與熱學性能（31）
3.1比熱（31）
3.2晶格中原子的熱振動（31）
3.3晶體的熱力學函式（33）
3.4愛因斯坦模型（35）
3.5德拜模型（36）
3.5.1頻率分布函式的計算（36）
3.5.2能量與比熱的計算（37）
3.5.3關於德拜溫度的討論（38）
3.6晶格振動（40）
3.6.1一維單原子晶格的振動（40）
3.6.2一維雙原子晶格的振動（42）
3.6.3三維晶格的振動（44）
3.7晶格振動譜的實驗測定（44）
3.7.1中子非彈性散射法（44）
3.7.2光子非彈性散射法（46）
3.8晶格非線性振動與熱膨脹（46）
3.9晶格熱傳導（49）
思考與練習（51）
第4章自由電子理論（52）
4.1經典自由電子理論（52）
4.2量子自由電子理論（53）
4.2.1三維方勢阱的解（53）
4.2.2狀態密度（54）
4.2.3費米能級（55）
4.2.4電子比熱（55）
4.2.5金屬的熱容（56）
4.3電導率與霍爾效應（57）
4.3.1電導率（58）
4.3.2霍爾效應（58）
思考與練習（59）
第5章能帶理論（61）
5.1固體中電子的共有化和能帶（61）
5.2布洛赫定理（62）
5.3近自由電子近似（63）
5.3.1近自由電子模型（63）
5.3.2微擾計算（64）
5.4緊束縛近似（68）
5.4.1緊束縛近似模型（68）
5.4.2能帶計算（69）
5.5能帶的填充（72）
5.6導體、絕緣體和半導體（73）
思考與練習（75）
第6章低維固體（76）
6.1團簇（76）
6.1.1團簇的產生（77）
6.1.2團簇的幻數序列（77）
6.1.3金屬團簇（79）
6.2納米微粒的能級分立（80）
6.3二維材料電子結構（81）
6.3.1碳單層和雙層（82）
6.3.2二硫化鉬單層和雙層（84）
思考與練習（86）
第二篇計算材料
第7章計算材料學概論（89）
7.1計算材料學簡介（89）
7.2計算材料學的多尺度模擬（90）
7.3計算材料學的學習方法（91）
第8章原子間相互作用勢（92）
8.1原子間相互作用勢的概念（92）
8.2勢函式的表達式（93）
8.3兩體勢（93）
8.4三體勢（94）
8.5多體勢（95）
8.6勢函式小結（97）
思考與練習（98）
第9章分子動力學模擬（99）
9.1分子動力學的基本概念（99）
9.1.1什麼是分子動力學（99）
9.1.2分子動力學模擬的原理（100）
9.2分子動力學的基本技術（101）
9.2.1分子動力學模擬的流程圖（101）
9.2.2主要參數的設定（101）
9.2.3力的計算方法（102）
9.2.4分子動力學方程的數值求解（102）
9.2.5邊界條件（104）
9.2.6系綜原理簡介（105）
9.2.7熱力學量的計算（106）
9.2.8結構分析技術（107）
9.3套用舉例（109）
9.3.1舉例1——Ag-Cu核殼納米粒子的熔化（109）
9.3.2舉例2——納米銅絲拉伸的模擬（111）
思考與練習（113）
第10章蒙特卡洛方法簡介（114）
10.1基本概念（114）
10.2蒙特卡洛方法的基本思想（115）
10.3隨機數與偽隨機數（116）
10.4物理量的計算（117）
10.5套用舉例——CoPt納米合金的有序無序轉變（118）
思考與練習（119）
第11章電子結構計算（120）
11.1原理與電子結構（120）
11.2多電子體系薛丁格方程（121）
11.3密度泛函理論基本思路（121）
11.4 DFT計算的基本要素（123）
11.4.1k空間（124）
11.4.2截斷能（126）
11.4.3贗勢（127）
11.4.4DFT總能計算（127）
11.5DFT計算程式（129）
11.6套用舉例（130）
11.6.1舉例1——微量雜質引發的金屬脆化（130）
11.6.2舉例2——摻雜二維黑磷的原理計算（131）
思考與練習（133）
第12章計算材料學的新進展（134）
12.1材料基因組計畫簡介（134）
12.2材料基因組技術發展現狀（135）
12.3機器學習方法簡介（137）
12.4機器學習方法套用舉例（138）
12.4.1熱電材料的預測（138）
12.4.2鈣鈦礦光伏材料的發現與設計（139）
12.5機器學習與高通量計算相結合（140）
思考與練習題（142）
附錄A量子力學基礎（143）
附錄B Materials Explorer軟體使用方法簡介（149）
附錄C部分習題解答（166）
附錄D常用物理常數表（182）
主要參考文獻（183）
作者簡介
齊衛宏，博士、教授、博士生導師，教育部新世紀優秀人才，湖南省傑出青年基金獲得者，長期承擔材料科學與工程學科的教學工作。目前研究方向是二維材料物理、納米摩擦學及計算材料。主持完成國家自然科學基金等科研項目十餘項，在Accounts of Chemical Research、Advanced Functional Materials、Small、Tribology International等刊物上發表論文135篇，論文被引3100次。研究成果獲湖南省自然科學獎二等獎、湖南省自然科學優秀學術論文一等獎等。
