本书聚焦凝聚态物理相关内容，既注重固体物理基础，又结合近几十年凝聚态物理的发展，并强调凝聚态物理在材料科学上的应用。全书共10章。第1～6章给出传统固体物理概念与理论的基本框架，同时加入了一些传统研究方向的新发展。关于物质结构，内容从经典的晶体结构扩展到非晶结构、纳米团簇和准晶结构；关于电子结构，内容从传统的单电子近似到能带理论及应用，然后扩展到多电子引起的多体效应、强关联效应以及材料电子结构计算方法。对于传统的固体光学理论和铁磁理论，本书介绍得更加详细。考虑到近年来凝聚态物理的进展及与材料科学领域的交叉，第7～10章结合纳米尺度、量子效应、关联效应、强相互作用、对称破缺与凝聚等新概念，介绍了一些凝聚态物理主要的新理论基础和研究领域。
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新加坡南洋理工大学 物理及应用物理系，博士；中科院长春光机所，硕士；
目录
前言
第1章 晶体结构与对称 1
1.1 晶体的结构 1
1.2 晶体的对称 2
1.2.1 群论基础 2
1.2.2几何变换下之结构不变性 2
1.2.3晶系与空间群简介 4
1.3 晶面与晶向 5
1.3.1晶体结构几何要素 5
1.3.2常见的晶体结构 6
1.4倒格子与布里渊区 7
1.5 晶体的X射线衍射 8
1.5.1 布拉格衍射条件 8
1.5.2劳厄衍射条件 9
1.5.3 X射线晶体衍射理论 10
1.5.4衍射研究历史回顾 11
第2章 晶体的形成与化学键 12
2.1基本的晶体结构与化学键 12
2.2 晶体的结合能 14
2.2.1与系统总能相关的物理量 14
2.2.2分子晶体的结合能 15
2.2.3范德瓦耳斯相互作用 16
2.2.4离子晶体的结合能 18
2.2.5共价晶体结合能 20
2.2.6金属晶体结合能 21
2.3非晶与准晶 22
2.3.1 非晶态 22
2.3.2准晶体结构 24
2.3.3准晶的形成 25
2.3.4准晶的相变 25
2.4团簇与纳米颗粒 25
第3章 固体振动理论 27
3.1晶格振动模型 27
3.1.1 一维单原子链 27
3.1.2周期性边界条件与量子化 28
3.1.3 —维双原子链 29
3.1.4三维晶格振动 30
3.2声子谱结构 33
3.2.1态密度函数 34
3.2.2三维情况下的态密度 35
3.2.3弹性波近似下的态密度 37
3.3 晶格热容量 37
3.3.1简谐近似和简正坐标 37
3.3.2 晶格振动的量子化 38
3.3.3 经典理论的困难 39
3.3.4 爱因斯坦模型 40
3.3.5 德拜模型 41
3.4 长波光学模与电磁波的耦合 44
3.4.1 长波光学模 44
3.4.2 经验模型黄方程 45
3.4.3 耦合的微观理论 47
3.4.4 离子晶体的光学性质 49
3.4.5 极化激元 51
3.5 非简谐效应 53
3.5.1 非简谐效应简介 53
3.5.2 关于非简谐的一个简单模型 54
3.5.3 固体状态方程和格林艾森常数 54
3.5.4 体积膨胀系数 55
3.5.5 晶格的热传导 57
第4章 固体电子理论 60
4.1 金属电子论 60
4.1.1 自由电子气的经典理论 61
4.1.2 量子自由电子论 62
4.1.3 金属电子量子论的应用 72
4.2 能带理论 82
4.2.1 能带论基础简单介绍 82
4.2.2 布洛赫定理 84
4.2.3 能带的对称性 87
4.2.4 近似模型 89
4.2.5 克勒尼希-彭尼模型 102
4.2.6 晶体能带的对称性 104
4.2.7 能态密度和费米面 109
4.2.8 固体的基本电导特性 114
4.3 多体电子关联 131
4.3.1 哈特里-福克近似 132
4.3.2 库普曼斯定理 135
4.3.3 自由电子哈特里-福克理论 136
4.3.4 屏蔽库仑势 138
4.3.5 等离子体振荡 139
4.3.6 费米液体理论 140
4.3.7 强关联体系和哈伯德模型 144
4.4 能带的计算方法与理论 150
4.4.1 平面波方法 150
4.4.2 正交化平面波方法 152
4.4.3 赝势方法 153
4.4.4 缀加平面波方法 154
4.4.5 密度泛函理论 155
第5章 固体光学理论 159
5.1 光与物质的相互作用 159
5.1.1 辐射场与电子体系作用的微扰论方法 160
5.1.2 二能级跃迁的速率方程 161
5.2 带间跃迁与光吸收 162
5.2.1 直接带边吸收 162
5.2.2 禁止的直接吸收 164
5.2.3 声子辅助的间接跃迁光吸收 164
5.2.4 带间跃迁吸收谱的理论分析 167
5.3 光发射与激子效应 169
5.3.1 激发态电子弛豫与复合 169
5.3.2 发光与吸收的关系 170
5.3.3 带间复合发光 171
5.3.4 激子现象 172
5.3.5 激子跃迁理论 174
5.4 杂质和缺陷发光 177
5.4.1 固体中可能的光学跃迁 177
5.4.2 发光中心和位形坐标 178
5.4.3 分立中心的吸收与发光 181
5.4.4 带与杂质中心间的跃迁 182
5.4.5 施主-受主联合中心的跃迁 182
5.4.6 等电子杂质中心的跃迁 183
5.5 晶格振动与光的红外吸收 183
5.5.1 离子晶体振动的色散关系与红外吸收. 183
5.5.2 局域振动的红外吸收 185
5.5.3 晶格振动光吸收的理论基础 186
5.5.4 极化激元和多声子过程 191
5.5.5 分子的红外吸收 191
5.6 晶格振动与光的拉曼散射 192
5.6.1 拉曼散射及其基本原理 192
5.6.2 拉曼散射的经典理论 193
5.6.3 拉曼张量 198
5.6.4 拉曼散射的微观理论 199
5.6.5 共振拉曼散射和多声子拉曼散射 201
5.6.6 振动拉曼活性和红外活性 202
第6章 固体铁磁理论 204
6.1 磁性的基本特征 204
6.2 局域磁矩理论 205
6.2.1 拉莫尔进动 205
6.2.2 自旋-轨道耦合 206
6.2.3 晶体场效应 207
6.2.4 束缚电子的抗磁性 209
6.2.5 自由电子的磁性 209
6.2.6 朗之万顺磁理论 211
6.3 巡游电子和铁磁能带理论 214
6.3.1 分子场理论 214
6.3.2 局域磁性一海森伯模型 217
6.3.3 非局域磁性——哈伯德模型和斯托纳理论 219
6.3.4 RKKY模型 221
6.3.5 超交换作用 221
6.3.6 磁性的能带理论 223
6.4 巨磁电阻和庞磁电阻效应 223
6.4.1 巨磁电阻效应 223
6.4.2 庞磁电阻效应 226
6.4.3 稀磁半导体 227
第7章 纳米结构物理 230
7.1 晶格的缺陷 230
7.1.1 晶体中的点缺陷 230
7.1.2 晶体中的位错 233
7.1.3 面位错 236
7.2 晶体的表面和界面物理 237
7.2.1 晶体表面的Wood命名 237
7.2.2 表面缺陷 239
7.2.3 表面电子结构 242
7.2.4 表面功函数和表面吸附 244
7.2.5 表面催化 244
7.2.6 表面扫描探测技术 245
7.3 半导体量子阱与超晶格 247
7.3.1 半导体介绍 247
7.3.2 半导体能带与有效质量近似 248
7.3.3 半导体导电 251
7.3.4 半导体量子阱与超晶格 255
7.3.5 半导体量子阱与超晶格的各种物理效应 257
7.4 量子点和量子线 259
7.4.1 量子点和量子线材料介绍 259
7.4.2 纳米结构的制备方法简介 260
7.4.3 纳米结构的应用介绍 262
第8章 低维度电子物理 264
8.1 量子耦合系统 264
8.1.1 近藤效应 264
8.1.2 双量子点隧穿 265
8.1.3 约瑟夫森效应 268
8.2 整数量子霍尔效应 270
8.2.1 二维电子体系 270
8.2.2 二维电子气在磁场中的运动 273
8.2.3 霍尔效应实验设计及结果讨论 275
8.2.4 边缘态模型 277
8.3 分数量子霍尔效应 279
8.3.1 分数霍尔实验及理论解释 279
8.3.2 分数电荷和复合费米子 282
第9章 相变与凝聚 284
9.1 朗道相变理论 284
9.1.1 对称破缺和序参量 284
9.1.2 二级相变 286
9.1.3 弱一级相变 288
9.1.4 非均匀态相变 291
9.1.5 序参量的涨落 292
9.2 玻色-爱因斯坦凝聚 295
9.3 低温超导体 299
9.3.1 超导态的磁场 300
9.3.2 超导态的凝聚能 301
9.3.3 超导态的热容量 301
9.3.4 二流体模型与伦敦方程 302
9.3.5 超导是一类宏观量子现象 305
9.4 唯象超导理论 306
9.4.1 金兹堡-朗道超导理论 306
9.4.2 一个简单的例子 308
9.4.3 二类超导体 309
9.5 BCS理论 311
9.5.1 电子-声子耦合 311
9.5.2 库珀电子对 312
9.5.3 BCS理论要点 314
9.5.4 高温超导的发现 315
第10章 量子输运理论 317
10.1 固体的基本电导特性 317
10.1.1 玻尔兹曼方程 317
10.1.2 电导率方程 318
10.1.3 弹性散射引起的弛豫时间 319
10.1.4 电子-声子散射机制 320
10.1.5 交变电场下的电子电导 324
10.1.6 半导体迁移率 326
10.2 量子输运和安德森局域化 327
10.2.1 量子输运的特征量 327
10.2.2 安德森局域化 331
10.3 弹道输运和库仑阻塞 335
10.3.1 朗道尔-比特克电导公式 335
10.3.2 电子的弹道输运 338
10.3.3 库仑阻塞 339
10.3.4 量子点中的库仑阻塞 340
参考文献 343
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