材料物理基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

　　材料物理是介于物理學(xué)與材料學(xué)之間的一門邊緣學(xué)科，所涉及面極廣，它旨在利用物理學(xué)中的一些基礎(chǔ)知識(shí)來闡明材料的各種物理性能和轉(zhuǎn)變過程。本書突出基礎(chǔ)，略去一些過于深?yuàn)W的專業(yè)闡述，突出物理學(xué)的主干，從物理學(xué)的一些基本概念、基本原理和基本定律出發(fā)，闡述材料本身的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和它們?cè)谝恍┩饨鐥l件下發(fā)生的變化及其變化規(guī)律。本書共分9章。前3章扼要介紹固體材料物理所涉及的量子力學(xué)概念、統(tǒng)計(jì)力學(xué)基本知識(shí)、經(jīng)典物理學(xué)方面的波動(dòng)現(xiàn)象、原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵、晶體結(jié)構(gòu)及金屬中的電子態(tài)，為沒有學(xué)過固體物理的讀者提供一些基礎(chǔ)知識(shí)。其第4～第7章主要介紹材料的熱、電、磁及介電性能的物理本質(zhì)。第8章介紹第一性原理的基礎(chǔ)理論、計(jì)算方法和應(yīng)用。第9章介紹原子間相互作用對(duì)勢(shì)、多體勢(shì)和晶格反演勢(shì)。
　　本書可作為材料科學(xué)與工程類專業(yè)碩士研究生的教材或參考書，也可供材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的大專院校教師和科技工作者參考。

書籍目錄

第2版前言
第1版前言
第1章 固體物理基礎(chǔ)
1.1 量子力學(xué)引論
1.1.1 早期量子論
1.1.2 德布羅意物質(zhì)波
1.1.3 測(cè)量和測(cè)不準(zhǔn)原理
1.1.4 薛定諤方程
1.2 波動(dòng)現(xiàn)象
1.2.1 波的基本方程式
1.2.2 諧波
1.2.3 變數(shù)分離
1.2.4 波的疊加
1.2.5 傅里葉解析
1.2.6 波束（波包）
1.2.7 波束的運(yùn)動(dòng)
1.3 統(tǒng)計(jì)力學(xué)概要
1.3.1 系統(tǒng)的微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述
1.3.2 分布和微觀狀態(tài)
1.3.3 玻爾茲曼分布
1.3.4 玻色分布和費(fèi)米分布
第2章 原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵及晶體結(jié)構(gòu)
2.1 原子結(jié)構(gòu)
2.1.1 氫原子
2.1.2 核外電子的排布規(guī)律及周期表中各元素原子的電子層結(jié)構(gòu)
2.2 分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)鍵
2.2.1 原子間作用力及由來
2.2.2 化學(xué)鍵
2.3 晶體結(jié)構(gòu)
2.3.1 晶體學(xué)基礎(chǔ)
2.3.2 典型晶體結(jié)構(gòu)
第3章 金屬電子論
3.1 經(jīng)典自由電子論
3.1.1 經(jīng)典自由電子論的基本假設(shè)
3.1.2 經(jīng)典自由電子論的主要成就
3.1.3 經(jīng)典自由電子論遇到的困難及原因
3.2 量子自由電子理論
3.2.1 阱內(nèi)勢(shì)能為零的電子狀態(tài)
3.2.2 三維自由電子
3.2.3 量子自由電子理論對(duì)金屬導(dǎo)電及電子摩爾熱容的解釋及遇到的問題
3.3 周期勢(shì)場(chǎng)和布洛赫（A. Bloch）定律
3.3.1 周期勢(shì)場(chǎng)
3.3.2 布洛赫定律
3.3.3 克勒尼?！砟幔↘ronig-Penney）模型
3.4 能帶理論
3.4.1 準(zhǔn)自由電子近似
3.4.2 緊束縛電子近似（原子軌道線性組合法）
3.5 能帶中的電子運(yùn)動(dòng)
3.5.1 電子速度 (k)與波矢k的關(guān)系
3.5.2 有效質(zhì)量m*與波矢大小k的關(guān)系
3.6 能帶理論的簡(jiǎn)單應(yīng)用
3.6.1 導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體的能帶
3.6.2 金屬的能帶
3.6.3 合金中的能帶
第4章 晶格振動(dòng)和晶體的熱學(xué)性質(zhì)
4.1 晶格振動(dòng)的經(jīng)典理論
4.1.1 一維簡(jiǎn)單晶格振動(dòng)
4.1.2 一維復(fù)式格子振動(dòng)
4.1.3 聲學(xué)波和光學(xué)波
4.1.4 周期性邊界條件（玻恩—馮卡門（Born-von-Karman）邊界條件）
4.2 晶格振動(dòng)的量子化
4.2.1 一維簡(jiǎn)單晶格振動(dòng)的總能量
4.2.2 三維復(fù)式格子的總能量
4.3 固體的熱容
4.3.1 晶態(tài)固體熱容的經(jīng)驗(yàn)定律和經(jīng)典理論
4.3.2 晶態(tài)固體熱容的量子理論
4.3.3 固體熱容與組織及狀態(tài)的關(guān)系
4.4 固體的熱膨脹
4.4.1 晶格振動(dòng)的非諧效應(yīng)——熱膨脹的物理本質(zhì)
4.4.2 熱膨脹系數(shù)與其他物理量之間的關(guān)系
4.4.3 固體材料熱膨脹的一些規(guī)律
4.5 固體熱膨脹的反?，F(xiàn)象
4.5.1 因瓦效應(yīng)的微觀機(jī)制
4.5.2 因瓦合金的一些特性
4.6 固體的熱傳導(dǎo)
4.6.1 固體材料熱傳導(dǎo)的宏觀規(guī)律
4.6.2 固體傳熱的微觀機(jī)理
4.6.3 影響熱導(dǎo)率的因素
第5章 材料的電導(dǎo)性能
5.1 金屬材料的電導(dǎo)性能
5.1.1 金屬材料電導(dǎo)機(jī)制與馬基申定理
5.1.2 影響純金屬導(dǎo)電的因素
5.1.3 固溶體合金的導(dǎo)電特性
5.1.4 金屬化合物、中間相及多相合金導(dǎo)電性
5.2 半導(dǎo)體導(dǎo)電性能
5.2.1 本征半導(dǎo)體
5.2.2 雜質(zhì)半導(dǎo)體
5.2.3 半導(dǎo)體的表面能級(jí)
5.2.4 半導(dǎo)體接觸
5.3 超導(dǎo)體
5.3.1 超導(dǎo)態(tài)三個(gè)重要特征
5.3.2 超導(dǎo)態(tài)三個(gè)性能指標(biāo)
5.3.3 兩類超導(dǎo)體
5.3.4 超導(dǎo)現(xiàn)象的物理本質(zhì)
第6章 材料的介電性能
6.1 電介質(zhì)的極化
6.1.1 極化現(xiàn)象及物理量
6.1.2 宏觀極化強(qiáng)度與微觀極化率的關(guān)系（在靜電場(chǎng)中）
6.1.3 電介質(zhì)極化機(jī)制
6.2 交變電場(chǎng)下的電介質(zhì)行為
6.2.1 復(fù)介電常數(shù)和介質(zhì)損耗
6.2.2 電介質(zhì)弛豫和頻率響應(yīng)
6.2.3 介電損耗分析
6.3 電介質(zhì)在電場(chǎng)中的破壞
6.3.1 熱擊穿機(jī)制
6.3.2 電擊穿機(jī)制
6.3.3 局部放電擊穿
6.4 鐵電性
6.4.1 鐵電體、電疇
6.4.2 鈦酸鋇自發(fā)極化的微觀機(jī)理及電疇的形成
6.4.3 鐵電體的臨界性質(zhì)
6.5 壓電性和熱釋電性
6.5.1 壓電性
6.5.2 熱釋電性
第7章 材料的磁性能
7.1 磁學(xué)基本量及物質(zhì)磁性分類
7.1.1 磁學(xué)基本量
7.1.2 物質(zhì)的磁性分類
7.2 原子和離子的固有磁矩
7.2.1 孤立原子（離子）本征磁矩
7.2.2 固體中的原子（離子）磁矩
7.3 物質(zhì)的抗磁性和順磁性
7.3.1 抗磁性
7.3.2 順磁性
7.3.3 抗磁性金屬與順磁性金屬
7.4 鐵磁體（包括鐵氧體）自發(fā)磁化
7.4.1 外斯（P. E. Weiss）鐵磁性假說
7.4.2 直接交換作用
7.4.3 間接交換作用
7.5 鐵磁體中的磁晶各向異性、磁致伸縮
7.5.1 磁晶各向異性能
7.5.2 退磁場(chǎng)能
7.5.3 磁致伸縮
7.6 疇壁與磁疇結(jié)構(gòu)
7.6.1 疇壁
7.6.2 磁疇
7.6.3 單疇結(jié)構(gòu)
第8章 第一性原理計(jì)算
8.1 引言
8.2 第一性原理的基礎(chǔ)理論
8.2.1 多原子體系的薛定諤方程（Schr?dinger function）
8.2.2 密度泛函理論（DFT）
8.2.3 交換關(guān)聯(lián)能泛函
8.2.4 贗勢(shì)（Pseudopotential）
8.3 第一性原理的計(jì)算方法
8.3.1 波函數(shù)的展開
8.3.2 自洽場(chǎng)（SCF）運(yùn)算
8.3.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
8.3.4 能帶計(jì)算
8.3.5 晶體物理性質(zhì)的計(jì)算
8.4 常用的第一性原理計(jì)算軟件
8.4.1 CASTEP軟件包
8.4.2 WIEN軟件包
8.4.3 ABINIT軟件包
8.5 第一性原理方法在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用
8.5.1 Cu?Ni?Si合金析出相穩(wěn)定性的第一性原理研究
8.5.2 BN電子結(jié)構(gòu)的第一性原理計(jì)算
8.5.3 TiB彈性性質(zhì)的第一性原理計(jì)算
第9章 原子間相互作用勢(shì)
9.1 原子間相互作用勢(shì)概述
9.2 原子間相互作用對(duì)勢(shì)的形式
9.2.1 “剛球”模型
9.2.2 Buckingham勢(shì)
9.2.3 Lennard?Jones（L?J）勢(shì)
9.2.4 Morse勢(shì)
9.2.5 Bom?Mayer勢(shì)
9.2.6 多項(xiàng)式形式的勢(shì)
9.3 原子間相互作用多體勢(shì)模型
9.3.1 Tersoff和Brenner勢(shì)
9.3.2 Stillinger?Weber勢(shì)
9.3.3 Slater?Kirkwood類型的三體勢(shì)
9.3.4 Chelikowsky?Philips?Kamal?Strauss勢(shì)
9.3.5 Khor?Das Sarma勢(shì)
9.3.6 Biswas?Hamann勢(shì)
9.3.7 Murrell?Mottram勢(shì)
9.3.8 Erkoc勢(shì)
9.4 嵌入（埋入）原子勢(shì)（Embedded?atom method，EAM）
9.4.1 原子對(duì)勢(shì)理論與準(zhǔn)服子理論和有效介質(zhì)理論
9.4.2 原型EAM理論
9.4.3 分析型嵌入原子（AEAM）理論
9.4.4 改進(jìn)分析型EAM模型（MAEAM）
9.5 Finnis?Sinclair（F?S）多體勢(shì)
9.5.1 F?S多體勢(shì)的初始模型
9.5.2 改進(jìn)的F?S多體勢(shì)模型
9.5.3 立方樣條函數(shù)的F?S多體勢(shì)模型
9.5.4 合金中的F?S多體勢(shì)
9.6 晶格反演方法（LIM）
9.6.1 Carlsson?Gelatt?Ehrenreich（CGE）公式
9.6.2 LIM與異種原子間的對(duì)勢(shì)反演
9.6.3 LIM與原子間的多體勢(shì)反演
9.6.4 陳氏三維晶格反演（Chen?M?bius）
參考文獻(xiàn)

編輯推薦

任鳳章編著的《材料物理基礎(chǔ)(第2版)》旨在利用物理學(xué)中的一些基礎(chǔ)知識(shí)來闡明材料的各種物理性能和轉(zhuǎn)變過程。本書可作為材料科學(xué)與工程類專業(yè)碩士研究生的教材或參考書，也可供材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的大專院校教師和科技工作者參考。

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