固体物理基础
针对电子信息科学与技术大类,力求把固体物理的知识体系化、结构化,配套PPT课件、习题解答等资源

作者:黄翊东

丛书名:清华大学电子工程系核心课系列教材

定价:58元

印次:1-5

ISBN:9787302610311

出版日期:2022.11.01

印刷日期:2025.08.26

图书责编:文怡

图书分类:零售

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本书主要诠释固体中电子的运动规律,同时给出晶格振动的分析。运用量子力学的理论,描述原子结合、晶体结构、能带理论、晶格振动等固体物理学的核心概念和理论;在此基础上,推导出固体的电学、磁学、热学、光学特性。力求把固体物理的知识体系化、结构化,以薛定谔方程贯穿始终,给出固体物理的知识结构以及各个基本概念之间的相互联系,有助于读者的理解掌握。 本书是清华大学电子信息科学与技术大类本科生核心课程“固体物理基础”的教材,既适用于电子信息大类专业的课程教学,也可供相关领域的科研人员、工程技术人员参考。

黄翊东,清华大学学术委员会副主任,教育部“长江学者”特聘教授,“新世纪百千万人才工程”国家级人选。长期从事光电子器件领域的科学研究及人才培养工作,曾任清华大学电子工程系系主任、清华大学天津电子信息研究院院长,是清华大学电子信息大类课程体系的主要创建人之一。发明“八分之一波长位移分布反馈”的新结构,开发出光通信抗反射DFB激光器,两次获得NEC研究功绩奖;近二十年聚焦微纳结构光电子器件,承担国家自然科学基金重点项目、973项目以及多项国际合作项目,带领课题组研制出世界首创具有自由电子辐射、实时光谱成像、动态轨道角动量辐射、量子态产生及操控等功能的集成光电子芯片。发表论文300余篇,引用数千次;拥有数十项国际专利。是光电子芯片企业华慧芯科技、与光科技的创始人。现任美国光学学会会士、中国光学学会常务理事、中国电子教育学会副理事长、高等教育分会副会长、ACS Photonics期刊副主编。

前言 固体物理是近代物理学的重要组成部分之一,是包含电子科学与技术在内的诸多学科的基础。本书是清华大学电子信息科学与技术大类本科生核心课“固体物理基础”教材。 电子信息科学与技术大类的专业方向是以物理和数学为基础,研究通过电磁形式表达信息的基本规律,以及运用这些基本规律实现电子信息系统的方法; 涵盖物理电子学与光电子学、电路与系统、电磁场与微波技术、通信与信息系统、信号与信息处理、复杂系统与网络等研究领域,涉及各类电子/光子的系统,这些系统又是由各种电子/光子器件构成的。无论是电子器件还是光子器件,它们的工作原理都离不开电磁场与物质的相互作用,主要是各种波段的电磁场与物质中电子的相互作用。只有了解了构成器件的物质中电子的运动规律,才能知道如何控制电磁场与电子的相互作用,从而设计出具有各种功能的器件,构建起满足实际应用需求的系统。 本书主要诠释固体中电子的运动规律,同时给出晶格振动的分析。运用量子力学的理论,描述原子结合、晶体结构、能带理论、晶格振动等固体物理学的核心概念和理论; 在此基础上,推导出固体的电学、磁学、热学、光学特性。学生通过“固体物理基础”课程的学习,不仅可以掌握本学科相关主要物质材料的结构、特性,为理解电子/光子器件的工作原理打下基础,还将建立起对物质世界正确的认识方法。理解物质世界是“测不准”的、非确定性的、量子化的,又是相互联系、相互作用的,物质与电磁场的相互作用是构成各种器件的基础; 同时认识到人类对物质世界的认识是不断发展的,了解固体物理学的发展脉络,把握物质材料及其结构研究的前沿,激发在新器件和新系统研发中的创新思维。 本书力求把固体物...

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绪论

第1章晶体的结构

1.1晶格与点阵

1.2晶格的几何描述

1.2.1晶胞

1.2.2晶向与晶面

1.3晶体的宏观对称性

1.4倒格子与布里渊区

1.5晶格结构的观测

1.6晶格中的缺陷与扩散

1.7非晶体、准晶体

习题

第2章固体的结合

2.1固体结合的规律

2.2晶体结合的量子理论

2.3固体结合的类型

2.3.1离子结合

2.3.2共价结合

2.3.3金属性结合

2.4原子和分子固体

习题

第3章固体电子论

3.1索末菲自由电子论

3.1.1波函数与Ek关系

3.1.2能级与态函数

3.2周期势场中电子的运动状态

3.2.1布洛赫定理

3.2.2近自由电子近似

3.2.3紧束缚近似

3.3费米统计分布与费米面

习题

第4章固体的电特性

4.1外场中电子运动状态的变化

4.1.1波包和电子速度

4.1.2加速度、有效质量、准动量

4.1.3恒定电场作用下电子的运动

4.1.4导体、绝缘体和半导体的能带论解释

4.2金属中电子输运过程

4.3半导体中载流子的输运过程

4.3.1载流子浓度

4.3.2本征激发 

4.3.3杂质能级与杂质激发

4.3.4载流子的迁移与扩散

4.3.5非平衡载流子

4.4霍尔效应

习题

第5章固体间接触的电特性

5... 查看详情

本书是清华大学电子信息科学与技术大类本科生的核心课“固体物理”的教材。本书力求把固体物理的知识体系化、结构化,以薛定谔方程贯穿始终,给出固体物理的知识结构以及各个基本概念之间的相互联系;针对电子信息科学与技术大类的专业特点调整内容顺序;突出物理概念的描述,略去一些冗繁的公式推导,是学习固体物理基础知识的合适教材。
学生通过本书的学习,不仅可以掌握本学科相关主要物质材料的结构、特性,为理解电子/光子器件的工作原理打下基础,还将建立起对物质世界正确的认识方法。理解物质世界是“测不准”的、非确定性的、量子化的,又是相互联系、相互作用的,物质与电磁场的相互作用是构成各种器件的基础;同时认识到人类对物质世界的认识是不断发展的,了解固体物理学的发展脉络,把握物质材料及其结构研究的前沿,激发在新器件和新系统研发中的创新思维。
本书配套PPT课件、习题解答等教学资源,便于授课教师开展混合式课堂教学。

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