Fundamentals of Liquid Crystal Devices pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Yang, Deng-Ke/ Wu, Shin-Tson

出品人:

页数:378

译者:

出版时间:2006-9

价格:$140.00

装帧:HRD

isbn号码:9780470015421

丛书系列:

图书标签:

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固体物理学导论：从晶体结构到电子输运 内容简介 本书旨在为物理学、材料科学及电子工程等领域的学生和研究人员提供一个全面且深入的固体物理学基础。内容涵盖了从宏观的晶体结构描述，到微观的电子、晶格振动（声子）的量子力学行为，最终聚焦于材料的电学、热学和磁学性质的物理机制。本书的叙述风格严谨，逻辑清晰，力求在保证物理图像完整性的同时，兼顾数学推导的严密性与工程应用的直观性。 第一部分：晶体结构与晶格动力学 第一章：晶体结构基础 本章首先介绍了固体材料的分类，重点区分了晶体、非晶体和准晶体。随后，详细阐述了晶体学的基本概念，包括点阵、基矢、布拉维格子、晶胞的选择与定义。通过介绍密堆积结构（如面心立方FCC、六方最密堆积HCP）和体心立方结构BCC，帮助读者建立对常见晶体结构的直观认识。 随后，引入倒易点阵（Reciprocal Lattice）的概念，阐述其在理解晶体衍射现象中的核心作用。傅里叶变换在描述晶体周期性势场中的应用被系统介绍，并详细分析了布里渊区（Brillouin Zone）的几何意义及其对电子能带结构计算的重要性。本章结尾讨论了晶体缺陷的分类，包括点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷，并探讨了这些缺陷对材料宏观性质（如机械强度和电导率）的显著影响。 第二章：晶格振动与声子 本章深入研究了晶体中原子集体振动的量子化描述——声子（Phonon）。从一维单原子链和双原子链的色散关系（Dispersion Relation）出发，推导出声学支和光学支的存在性及其物理含义。通过牛顿运动方程和量子力学的哈密顿量构建，将晶格振动视为简谐振子的集合，并引入玻色子概念，完成声子的量子化。 随后，探讨了布里渊区内的声子密度（Density of States, DOS）对材料热力学性质的影响。重点分析了德拜模型（Debye Model）在高低温极限下的热容行为，并将其与爱因斯坦模型进行对比，解释了为什么德拜模型能更准确地描述低温下的热容$propto T^3$依赖关系。此外，还详细讨论了晶格振动对热导率的贡献以及声子散射机制（如声子-声子散射、声子-电子散射）。 第二部分：电子的能带理论 第三章：晶体周期性势场中的电子 本章是理解固体电子性质的基石。从薛定谔方程在周期性势场中的应用入手，系统推导并阐述了布洛赫定理（Bloch’s Theorem）。该定理揭示了电子在晶体中运动的行为不再是自由电子，而是以布洛赫波的形式传播。 接着，运用紧束缚近似（Tight-Binding Approximation）和几乎自由电子模型（Nearly Free Electron Model）来构建简化的能带结构。详细解释了布洛赫能量带的形成过程、能隙的物理起源，以及费米能级（Fermi Energy）在判断导体、半导体和绝缘体中的关键作用。通过对布里渊区边界处的电子行为分析，解释了电子动量和有效质量（Effective Mass）的概念，并展示了有效质量张量如何反映了能带曲率。 第四章：电子输运性质 本章聚焦于电子在周期性势场中受到外部电场或磁场作用时的输运现象。从半经典模型出发，导出了漂移速度、平均自由时间以及电导率的经典表达式。随后，引入玻尔兹曼输运方程（Boltzmann Transport Equation），并考虑了各种散射机制（如杂质散射、声子散射）对平均自由时间的限制，导出了更精确的电导率公式。 详细讨论了霍尔效应（Hall Effect）的物理原理，说明了如何利用测量霍尔系数来确定材料中的载流子类型和浓度。此外，本章还深入探讨了电子在强磁场中的运动，介绍了朗道能级（Landau Levels）的形成，并解释了经典磁阻和量子霍尔效应的初步概念。 第三部分：半导体物理与器件基础 第五章：半导体本征与掺杂 本章专门针对半导体材料展开深入研究。首先，基于能带结构，精确计算了本征半导体的费米能级位置，并推导了电子和空穴浓度服从麦克斯韦-玻尔兹曼统计的表达式。 随后，系统地介绍了杂质的引入对半导体性质的剧变——掺杂。详细分析了施主（Donor）和受主（Acceptor）能级的形成，以及在不同温度下载流子浓度的热激发过程。通过“质量作用定律”（Law of Mass Action），建立了费米能级与掺杂浓度的定量关系。此外，本章还讨论了非平衡载流子（如光生载流子）的产生、复合机制（直接复合与间接复合），以及载流子的扩散运动，为理解半导体器件的工作原理奠定基础。 第六章：磁性与热学性质 本章将视野扩展到固体材料的磁学行为和热力学响应。首先，回顾了顺磁性（Paramagnetism）和抗磁性（Diamagnetism）的经典和量子理论描述，特别是朗之万公式和泡利公式。接着，深入分析了铁磁性（Ferromagnetism）的起源，重点阐述了交换作用（Exchange Interaction）的概念，以及布洛赫理论在解释磁畴（Magnetic Domains）形成和磁化过程中的作用。 在热学性质方面，本章重申了声子对热容和热导的贡献。讨论了电子气体的电子热容的微小贡献，并解释了为什么在金属中，晶格振动是宏观热容的主要贡献者。最后，介绍了固体中热扩散的物理过程，以及热电效应（Seebeck, Peltier, Thomson效应）的基础理论，这些效应是连接热能与电能转换的关键。 本书在每一章后都附有详细的习题，旨在巩固读者的理论理解并培养其解决实际问题的能力。内容覆盖全面，从晶格振动到能带结构，再到半导体输运与磁性，为读者构建了一个坚实的固体物理知识体系。

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