固體物理學

第一章 晶體結構
§1.1 晶體的周期結構
1.1.1 點陣和基元
1.1.2 原胞的基矢
1.1.3 晶胞
1.1.4 維格納—賽茨原胞
§1.2 十四種布拉維格子和七大晶系
1.2.1 布拉維點陣的晶胞類型
1.2.2 晶系
§1.3 典型的晶體結構
1.3.1 面心立方及有關的復式格子
1.3.2 體心立方及氯化銫結構
1.3.3 密集型結構
§1.4 晶面和米勒指數
1.4.1 晶列指數
1.4.2 晶列指數
§1.5 晶體的對稱性
1.5.1 晶體許可的旋轉對稱軸
1.5.2 反演
1.5.3 晶體的旋轉反演軸
1.5.4 滑移和螺旋軸
第二章 晶體中的衍射
§2.1 概述
2.1.1 波長與晶格常數同量級的幾種粒子束
2.1.2 衍射波的波輻與強度
§2.2 晶體的倒格子和布里淵區
2.2.1 倒格子基矢
2.2.2 布里淵區
§2.3 晶體的衍射條件
2.3.1 勞厄方程
2.3.2 布拉格反射
§2.4 原子散射因子和幾何結構因子
2.4.1 原子散射X射線的本領
2.4.2 晶體結構在衍射中的作用
§2.5 磁結構晶體對中子的衍射
2.5.1 磁性結構因子
2.5.2 低溫MnO的磁結構
§2.6 SEM與STM測定固體結構
2.6.1 掃描電子顯微鏡原理
2.6.2 掃描隧穿顯微鏡原理
習題
第三章 晶體的結合
§3.1 內聚能與晶體的力學、熱學性質
3.1.1 內聚能
3.1.2 晶體的力學性質與熱學性質
3.1.3 原子間的互作用力
§3.2 離子結合與離子晶體
3.2.1 原子的電離能、親和能力電負性
3.2.2 離子對的形成
3.2.3 離子晶體的幾何結構
3.2.4 離子晶體的內聚能
3.2.5 離子晶體的體積彈性模具
§3.3 範德瓦耳斯結合與分子晶體
3.3.1 範德瓦耳斯力
3.3.2 分子晶體的晶體結構
3.3.3 分子晶體的內聚能
§3.4 共價結合與共價晶體
3.4.1 氫分子中的共價鍵
3.4.2 共價鍵的飽和性和方向性
3.4.3 共價晶體的結構
3.4.4 極性鍵及非極性鍵
3.4.5 共價晶體的內聚能
§3.5 金屬結合及金屬晶體
3.5.1 金屬結合
3.5.2 金屬的晶體結構
3.5.3 金屬的內聚能
§3.6 氫鍵結合與氫鍵晶體
3.6.1 氫鍵結合
3.6.2 氫鍵晶體——冰
§3.7 同分異構體
3.7.1 sp雜化軌道
3.7.2 C60分子及其固體
3.7.3 C60及A3C60固體
習題
第四章 晶體振動和晶體的熱學性質
第五章 晶體中的缺陷
第六章 金屬電子論
第七章 周期場中的電子態
第八章 半導體中的電子過程
第九章 固體的表面和界面
第十章 固體的介電性
第十一章 固體的光學性質
第十二章 固體的磁性
第十三章 超導電性
第十四章 非晶固體和準晶體
第十五章 介觀和納米固體
參考書目
附錄
一、國際科技數據委員會（CODATA）2006年推薦的物理基本常數簡表
二、SI詞頭表
索引
元素周期表

1955年謝希德教授在復旦大學物理系首次主講固體物理課，後來她與方俊鑫教授共同編寫了《固體物理學》上、下冊于1961年出版。國內很多高校采用這本教材，評價較高。

“文革”後，百廢待舉，亟需各種教材。當時謝希德教授身體欠佳，又忙于校務和其他重要工作，委托陸棟協助方俊鑫教授組織改寫固體物理教材。我們忘不了苟清泉教授等專家對該書書稿悉心評審，提出許多中肯意見，該稿經修改後于19 80-19 81年間出版，至今仍在使用。1988年該書曾獲得國家教委優秀教材一等獎。

時過二十多年，固體物理學科日新月異，高新技術層出不窮。有很多重要的發現，出現了許多嶄新領域，形成若干新觀念，以至以能帶理論為核心的範式受到挑戰，擴展成凝聚態物理的新範式。在這形勢下，我們決心重寫二十多年前編的那部教材。這一項目有幸忝列于國家教育委員會“九五”重點教材規劃。1998年，全國物理專業和應用物理專業教學指導委員會的汕頭會議提出了一份固體物理教學大綱。于是，我們以這份大綱為指導，結合學科發展和相關高新技術的進步，再考慮復旦大學多年來的教學實踐，著手改編該教材。我們衷心感謝，上海科學技術出版社的一貫支持，使本書能順利出版。

新編寫的這本書共有15章，前面7章講述固體物理的基本內容，後8章概述若干重要的專題。固體中的元激發這次不再列章專論，分散到有關各章講解。增加了反映學科發展的新內容，如準晶體，掃描隧穿顯微術，碳60分子和固體，碳納米管，非晶態磁性物質，量子霍爾效應，高溫超導體以及介觀和納米固體等。還增加了與新技術有關的基礎內容，如快離子導體，光電子發射、場電子發射，MOS晶體管、半導體激光器原理等。

黃昆教授一向認為:“對于科學著作，特別是具有教材性質的書籍，一項起碼的要求是問題的講解必須明確具體，基本概念和理論闡述必須準確。”這是我們追求的境界，需要我們付出努力。特別是對新問題，如何選擇恰當的表述，給出正確的物理模型和基本概念，講述合理而必要的理論，讓本科學生能夠接受，這既是教材區別于專著的明顯特點，更是我們注意的重點。對于成熟的經典問題如何講述，不至于重復而要有新意，也是我們努力以赴的一個側面。

我們特別感謝同濟大學的吳翔教授和復旦大學的錢佑華教授在炎夏酷暑時節審閱書稿，提出了許多寶貴意見，使我們有機會減少錯誤、增添若干必要的補充。同時，我們還應感謝復旦物理系許多同事對本書編寫的關心和鼓勵。

由于我們水平有限，必仍有疏漏和錯誤，誠望指正，以便將來有機會修改。

作者
2002年7月