《材料物理》力圖從微觀本質出發，並運用統計物理、能帶理論的基礎知識，解析材料的巨觀物理性質。全書共七章，內容包括統計物理基礎、材料的點缺陷、材料的熱學、材料的磁學、材料的電導、材料的光電子學、電介質材料的極化等。重點介紹了材料物理的基本知識、基本原理。 《材料物理》不僅可作為材料類專業及套用物理、套用化學、寶石等相關專業本科生、研究生的教材或參考書，也可作為從事材料研究、生產、套用及其他相關行業科技人員的參考書。
基本介紹
- 書名：高等學校教材:材料物理
- 出版社：化學工業出版社
- 頁數：183頁
- 開本：16
- 定價：26.00
- 作者：張德
- 出版日期：2011年6月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787122108227, 7122108228
- 品牌：化學工業出版社
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《材料物理》為高等學校教材之一。
圖書目錄
第1章 統計物理基礎1
1.1 巨觀量的統計性質1
1.1.1 巨觀態巨觀量1
1.1.2 微觀態微觀量1
1.1.3 巨觀量與微觀量的關係1
1.1.4 統計假設1
1.1.5 機率密度2
1.2 微觀粒子系統2
1.2.1 微觀粒子的特徵2
1.2.2 微觀粒子系統的相空間2
1.2.3 近獨立粒子系統4
1.3 玻耳茲曼統計4
1.3.1 經典、近獨立粒子系的微觀態數4
1.3.2 玻耳茲曼分布函式5
1.3.3 粒子系在有勢場中的密度分布7
1.4 費米統計8
1.4.1 費米子系的微觀態數8
1.4.2 費米分布函式及量子態數9
1.4.3 費米能級10
1.5 玻色統計11
1.5.1 玻色子系的微觀態數11
1.5.2 玻色分布函式及量子態數12
1.5.3 玻色愛因斯坦凝聚13
第2章 材料的點缺陷16
2.1 晶體結構的缺陷16
2.2 點缺陷的類型及缺陷反應17
2.2.1 點缺陷的構型分類及符號17
2.2.2 點缺陷反應式的書寫規則18
2.2.3 點缺陷的濃度18
2.3 點缺陷的形成19
2.3.1 本徵缺陷19
2.3.2 雜質缺陷20
2.3.3 非化學計量缺陷25
2.3.4 點缺陷的締合27
2.4 缺陷平衡27
2.4.1 本徵缺陷的熱力學平衡27
2.4.2 非化學計量缺陷的平衡30
2.4.3 雜質缺陷的平衡31
2.4.4 溫度對缺陷平衡的影響32
2.5 點缺陷的擴散33
2.5.1 擴散的巨觀規律33
2.5.2 擴散的微觀機制34
2.5.3 擴散係數37
第3章 材料的熱學39
3.1 晶格振動及能量39
3.2 材料的熱容39
3.2.1 晶態材料熱容的經驗定律和經典理論40
3.2.2 愛因斯坦熱容模型40
3.2.3 德拜熱容模型42
3.2.4 自由電子熱容43
3.2.5 材料熱容與結構、狀態的關係44
3.3 材料的熱膨脹46
3.3.1 熱膨脹係數46
3.3.2 固體材料熱膨脹機理47
3.3.3 熱膨脹與其他性能的關係49
3.3.4 影響熱膨脹的因素50
3.3.5 負熱膨脹52
3.4 材料的熱傳導54
3.4.1 固體材料熱傳導的巨觀規律54
3.4.2 固體材料熱傳導的微觀機理55
3.4.3 熱傳導的影響因素57
第4章 材料的磁學63
4.1 材料的磁性分類63
4.1.1 磁性分類63
4.1.2 五種磁性的磁結構特徵64
4.2 原子(離子)的磁性65
4.2.1 電子軌道角動量和軌道磁矩66
4.2.2 電子自旋角動量和自旋磁矩67
4.2.3 原子的總角動量和總磁矩67
4.2.4 洪特(Hund)法則68
4.3 抗磁性及順磁性69
4.3.1 抗磁性69
4.3.2 順磁性的半經典理論69
4.3.3 稀土及鐵族元素的有效玻爾磁子數71
4.4 鐵磁性72
4.4.1 鐵磁性的特徵72
4.4.2 外斯的分子場理論72
4.4.3 自發磁化的直接交換作用75
4.4.4 鐵磁性的能帶理論模型78
4.5 反鐵磁性及亞鐵磁性79
4.5.1 反鐵磁性79
4.5.2 亞鐵磁性80
4.5.3 尖晶石型鐵氧體81
4.5.4 石榴石型鐵氧體83
4.6 磁相互作用能及磁化機理84
4.6.1 磁相互作用能84
4.6.2 磁疇88
4.6.3 磁化機理90
4.6.4 磁化曲線及磁滯回線91
第5章 材料的電導93
5.1 載流子及其遷移93
5.1.1 載流子及其遷移機理93
5.1.2 電阻率、電導率、遷移率94
5.1.3 電子遷移率及電子有效質量95
5.2 平衡半導體的電子電導96
5.2.1 平衡載流子的濃度97
5.2.2 本徵半導體的平衡載流子濃度98
5.2.3 雜質半導體的平衡載流子濃度99
5.2.4 雜質補償半導體及其平衡載流子的濃度103
5.2.5 簡併半導體103
5.3 非平衡載流子104
5.3.1 非平衡載流子的注入104
5.3.2 非平衡載流子的複合105
5.3.3 準費米能級106
5.4 pn結107
5.4.1 平衡pn結的形成及能帶107
5.4.2 外加電壓下的非平衡pn結109
5.5 材料的離子電導110
5.5.1 離子電導率110
5.5.2 離子遷移率110
5.6 快離子導體112
5.6.1 快離子導體的導電特徵112
5.6.2 幾類典型的快離子導體結構類型及導電特徵112
5.6.3 快離子導體的結構特徵118
5.6.4 影響離子遷移的因素118
第6章 材料的光電子學121
6.1 材料的光吸收121
6.1.1 吸收係數和吸收率121
6.1.2 吸收光譜121
6.1.3 本徵吸收122
6.1.4 激子及激子吸收123
6.1.5 自由載流子吸收124
6.1.6 雜質吸收124
6.1.7 晶格振動吸收125
6.2 材料的光發射125
6.2.1 發光類型126
6.2.2 材料發光的基本性質126
6.2.3 半導體發光128
6.2.4 分立中心發光131
6.3 光電導效應和光生伏特效應135
6.3.1 光電導效應135
6.3.2 光生伏特效應138
6.4 材料的雷射139
6.4.1 雷射的特性139
6.4.2 自發輻射、受激輻射和受激吸收140
6.4.3 分布反轉142
6.4.4 幾種典型雷射器及其發光機理142
第7章 電介質材料的極化150
7.1 極化的微觀形式150
7.1.1 極化及克勞修斯莫索蒂方程150
7.1.2 極化的微觀形式152
7.1.3 多相材料極化的混合法則158
7.1.4 介電常數的溫度係數159
7.2 壓電性159
7.2.1 晶體的對稱性與壓電性160
7.2.2 α石英晶體的正壓電效應161
7.2.3 α石英晶體的逆壓電效應164
7.2.4 壓電常數矩陣165
7.2.5 電致伸縮166
7.3 自發極化與熱釋電性167
7.3.1 自發極化與晶體結構167
7.3.2 熱釋電效應168
7.4 鐵電性169
7.4.1 鐵電性及其巨觀特徵169
7.4.2 鐵電晶體的結構相變169
7.4.3 電疇結構及電滯回線174
7.4.4 多晶鐵電材料的技術極化177
7.4.5 鐵電體的摻雜改性178
7.5 反鐵電性179
參考文獻182
1.1 巨觀量的統計性質1
1.1.1 巨觀態巨觀量1
1.1.2 微觀態微觀量1
1.1.3 巨觀量與微觀量的關係1
1.1.4 統計假設1
1.1.5 機率密度2
1.2 微觀粒子系統2
1.2.1 微觀粒子的特徵2
1.2.2 微觀粒子系統的相空間2
1.2.3 近獨立粒子系統4
1.3 玻耳茲曼統計4
1.3.1 經典、近獨立粒子系的微觀態數4
1.3.2 玻耳茲曼分布函式5
1.3.3 粒子系在有勢場中的密度分布7
1.4 費米統計8
1.4.1 費米子系的微觀態數8
1.4.2 費米分布函式及量子態數9
1.4.3 費米能級10
1.5 玻色統計11
1.5.1 玻色子系的微觀態數11
1.5.2 玻色分布函式及量子態數12
1.5.3 玻色愛因斯坦凝聚13
第2章 材料的點缺陷16
2.1 晶體結構的缺陷16
2.2 點缺陷的類型及缺陷反應17
2.2.1 點缺陷的構型分類及符號17
2.2.2 點缺陷反應式的書寫規則18
2.2.3 點缺陷的濃度18
2.3 點缺陷的形成19
2.3.1 本徵缺陷19
2.3.2 雜質缺陷20
2.3.3 非化學計量缺陷25
2.3.4 點缺陷的締合27
2.4 缺陷平衡27
2.4.1 本徵缺陷的熱力學平衡27
2.4.2 非化學計量缺陷的平衡30
2.4.3 雜質缺陷的平衡31
2.4.4 溫度對缺陷平衡的影響32
2.5 點缺陷的擴散33
2.5.1 擴散的巨觀規律33
2.5.2 擴散的微觀機制34
2.5.3 擴散係數37
第3章 材料的熱學39
3.1 晶格振動及能量39
3.2 材料的熱容39
3.2.1 晶態材料熱容的經驗定律和經典理論40
3.2.2 愛因斯坦熱容模型40
3.2.3 德拜熱容模型42
3.2.4 自由電子熱容43
3.2.5 材料熱容與結構、狀態的關係44
3.3 材料的熱膨脹46
3.3.1 熱膨脹係數46
3.3.2 固體材料熱膨脹機理47
3.3.3 熱膨脹與其他性能的關係49
3.3.4 影響熱膨脹的因素50
3.3.5 負熱膨脹52
3.4 材料的熱傳導54
3.4.1 固體材料熱傳導的巨觀規律54
3.4.2 固體材料熱傳導的微觀機理55
3.4.3 熱傳導的影響因素57
第4章 材料的磁學63
4.1 材料的磁性分類63
4.1.1 磁性分類63
4.1.2 五種磁性的磁結構特徵64
4.2 原子(離子)的磁性65
4.2.1 電子軌道角動量和軌道磁矩66
4.2.2 電子自旋角動量和自旋磁矩67
4.2.3 原子的總角動量和總磁矩67
4.2.4 洪特(Hund)法則68
4.3 抗磁性及順磁性69
4.3.1 抗磁性69
4.3.2 順磁性的半經典理論69
4.3.3 稀土及鐵族元素的有效玻爾磁子數71
4.4 鐵磁性72
4.4.1 鐵磁性的特徵72
4.4.2 外斯的分子場理論72
4.4.3 自發磁化的直接交換作用75
4.4.4 鐵磁性的能帶理論模型78
4.5 反鐵磁性及亞鐵磁性79
4.5.1 反鐵磁性79
4.5.2 亞鐵磁性80
4.5.3 尖晶石型鐵氧體81
4.5.4 石榴石型鐵氧體83
4.6 磁相互作用能及磁化機理84
4.6.1 磁相互作用能84
4.6.2 磁疇88
4.6.3 磁化機理90
4.6.4 磁化曲線及磁滯回線91
第5章 材料的電導93
5.1 載流子及其遷移93
5.1.1 載流子及其遷移機理93
5.1.2 電阻率、電導率、遷移率94
5.1.3 電子遷移率及電子有效質量95
5.2 平衡半導體的電子電導96
5.2.1 平衡載流子的濃度97
5.2.2 本徵半導體的平衡載流子濃度98
5.2.3 雜質半導體的平衡載流子濃度99
5.2.4 雜質補償半導體及其平衡載流子的濃度103
5.2.5 簡併半導體103
5.3 非平衡載流子104
5.3.1 非平衡載流子的注入104
5.3.2 非平衡載流子的複合105
5.3.3 準費米能級106
5.4 pn結107
5.4.1 平衡pn結的形成及能帶107
5.4.2 外加電壓下的非平衡pn結109
5.5 材料的離子電導110
5.5.1 離子電導率110
5.5.2 離子遷移率110
5.6 快離子導體112
5.6.1 快離子導體的導電特徵112
5.6.2 幾類典型的快離子導體結構類型及導電特徵112
5.6.3 快離子導體的結構特徵118
5.6.4 影響離子遷移的因素118
第6章 材料的光電子學121
6.1 材料的光吸收121
6.1.1 吸收係數和吸收率121
6.1.2 吸收光譜121
6.1.3 本徵吸收122
6.1.4 激子及激子吸收123
6.1.5 自由載流子吸收124
6.1.6 雜質吸收124
6.1.7 晶格振動吸收125
6.2 材料的光發射125
6.2.1 發光類型126
6.2.2 材料發光的基本性質126
6.2.3 半導體發光128
6.2.4 分立中心發光131
6.3 光電導效應和光生伏特效應135
6.3.1 光電導效應135
6.3.2 光生伏特效應138
6.4 材料的雷射139
6.4.1 雷射的特性139
6.4.2 自發輻射、受激輻射和受激吸收140
6.4.3 分布反轉142
6.4.4 幾種典型雷射器及其發光機理142
第7章 電介質材料的極化150
7.1 極化的微觀形式150
7.1.1 極化及克勞修斯莫索蒂方程150
7.1.2 極化的微觀形式152
7.1.3 多相材料極化的混合法則158
7.1.4 介電常數的溫度係數159
7.2 壓電性159
7.2.1 晶體的對稱性與壓電性160
7.2.2 α石英晶體的正壓電效應161
7.2.3 α石英晶體的逆壓電效應164
7.2.4 壓電常數矩陣165
7.2.5 電致伸縮166
7.3 自發極化與熱釋電性167
7.3.1 自發極化與晶體結構167
7.3.2 熱釋電效應168
7.4 鐵電性169
7.4.1 鐵電性及其巨觀特徵169
7.4.2 鐵電晶體的結構相變169
7.4.3 電疇結構及電滯回線174
7.4.4 多晶鐵電材料的技術極化177
7.4.5 鐵電體的摻雜改性178
7.5 反鐵電性179
參考文獻182
