Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Kasap, Safa (EDT)/ Capper, Peter (EDT)

出品人:

页数:1438

译者:

出版时间:2006-12

价格:$ 254.25

装帧:HRD

isbn号码:9780387260594

丛书系列:

图书标签:

• 电子材料
• 光子材料
• 半导体
• 材料科学
• 物理学
• 工程学
• 纳米技术
• 光学
• 电子学
• Springer Handbook

凝聚态物理与材料科学的宏大叙事：一本跨越经典与前沿的引介 导言：知识的殿堂与探索的边界 在科学的浩瀚星空中，材料科学无疑是人类认知世界、改造世界最为核心的领域之一。它不仅是连接基础物理学与工程实践的桥梁，更是驱动技术革命的根本动力。本书，旨在为读者勾勒出一幅跨越经典理论基石到尖端研究热点的、详尽且富有洞察力的材料科学全景图。我们致力于构建一个坚实的知识框架，使读者能够理解物质在原子、晶格、电子能带层面上的基本行为，并将其与宏观的物理特性紧密联系起来。本书的视野超越了任何单一学科的局限，力求展示材料科学的系统性、层次性和前瞻性。 第一部分：理论基础与晶体结构——物质的骨架与秩序 任何深入的材料研究都必须建立在坚实的理论基础之上。本书的第一部分将系统地回顾凝聚态物理学的核心概念，特别是那些决定材料宏观性能的微观结构。 一、晶体学的精妙构造： 我们将从最基本的点阵、布拉维晶格和晶体群对称性入手。详细阐述二维、三维周期性结构是如何构建我们所接触到的所有固体材料的。重点讨论晶体缺陷的分类——从点缺陷（如空位、间隙原子、取代原子）到线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。深刻理解这些“不完美”是如何成为材料力学性能、扩散过程乃至光电特性的关键控制因素，而非仅仅是“杂质”。 二、能带理论的构建： 这是理解电子如何在固体中运动的基石。本书将细致地阐述晶体周期性势场下的电子行为，如何从薛定谔方程导出布洛赫定理。详细分析德鲁德模型和洛伦兹模型在描述自由电子和受限电子之间的过渡，并重点解析布里渊区、费米面和能带结构的形成机制。区分导体、半导体和绝缘体的本质区别，并引入有效质量的概念，解释载流子在晶格中的响应特性。 三、热力学与动力学视角： 材料的稳定性、相变和反应动力学同样至关重要。我们将探讨晶格振动（声子）理论，分析声子如何决定热容、热导率和超导转变温度。引入相图分析，阐述如何通过温度、压力和组分控制材料的微观结构演化，并探讨扩散机制（如Fick定律及其在不同温度下的适用性）在材料处理和老化过程中的核心作用。 第二部分：经典功能材料的物理特性与应用潜力 在理论框架搭建完成后，本书将转向对历史上和现代工业中至关重要的几类经典材料的深入剖析，重点在于其独特的物理机制。 一、机械性能的尺度效应： 探讨金属、陶瓷和聚合物的本构关系。对于金属，深入分析滑移系统、加工硬化和断裂韧性。对于陶瓷，重点关注其高硬度和脆性，以及如何通过晶界工程来提升其可靠性。聚合物部分，则聚焦于粘弹性和形态学（结晶度、玻璃化转变温度）对其宏观弹性模量的影响。 二、磁性材料的本质： 讲解磁性的起源——电子的轨道角动量和自旋角动量。系统阐述朗之万畴理论、居里点和布洛赫壁的形成。区分抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性的微观机理，并探讨永磁材料设计中对磁各向异性和矫顽力的工程需求。 三、介电与压电效应： 考察材料在外部电场作用下的极化响应。细致分析电子极化、离子极化和空间电荷极化的贡献。对于压电材料，阐述其应力与电荷之间的耦合机制，以及这在传感器和换能器中的应用潜力。 第三部分：材料科学的前沿探索——超越经典界限 当代材料科学的研究正以前所未有的速度拓展物质存在的边界。本书的第三部分将聚焦于当前最活跃、最具颠覆性潜力的研究方向，着重于新兴材料体系的物理特性解析。 一、二维材料的维度革命： 深入探讨石墨烯、二硫化钼（MoS2）等单层或几层材料的独特物理世界。重点分析量子限制效应如何显著改变电子的有效质量和面内载流子迁移率。探讨范德华异质结（Van der Waals Heterostructures）的构建及其界面物理，这为开发新型多功能器件提供了无限可能。 二、复杂氧化物与多铁性材料： 氧化物界面和异质结是凝聚态物理研究的热点。阐述晶格失配、电荷转移和电子关联效应在界面上引发的新奇物态，例如界面导电性。对于多铁性材料，解析铁电性、铁磁性和弹性之间的多重耦合（如应力诱导的磁化变化），以及其在信息存储和传感中的前景。 三、纳米尺度的量子效应： 考察当材料尺寸进入纳米尺度时，量子尺寸效应和表面效应的统治地位。分析量子点（Quantum Dots）的光谱特性调控，以及纳米线（Nanowires）在电荷输运中的优势。同时，讨论纳米复合材料中界面相的构筑及其对整体性能的协同增强作用。 结论：综合与展望 本书的最终目标是培养读者将微观原理与宏观现象联系起来的综合能力。我们强调材料的“设计”而非仅仅是“发现”，即通过精确调控原子排列、电子结构和界面特性，来定制所需的物理功能。材料科学的未来在于多尺度、多物理场的耦合研究。本书提供了一个坚实的平台，帮助有志于此的学者和工程师，在理解传统物理定律的同时，迎接下一代功能材料带来的挑战与机遇。

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