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第1章 结晶学理论1

1.1 晶体结构2

1.1.1 简立方结构2

1.1.2 氯化铯结构3

1.1.3 体心立方结构3

1.1.4 密堆积结构4

1.1.5 氯化钠结构5

1.1.6 金刚石结构6

1.1.7 闪锌矿结构6

1.1.8 钙钛矿结构6

1.2 原胞和晶胞7

1.2.1 基元7

1.2.2 布拉菲格子8

1.2.3 原胞和晶胞10

1.2.4 魏格纳-赛兹元胞13

1.2.5 原子半径、配位数和致密度14

1.3 晶向和晶面16

1.3.1 晶向和晶向指数17

1.3.2 晶面和晶面指数18

1.3.3 金刚石结构的各向异性19

1.3.4 六方晶系的四指数表示法22

1.4 倒格子和布里渊区23

1.4.1 倒格子23

1.4.2 布里渊区26

1.5 晶体结构的测定28

1.5.1 布拉格定律与劳厄方程28

1.5.2 晶体衍射的方法30

1.5.3 原子散射因子与几何结构因子31

1.6 原子负电性与化学键31

1.6.1 原子负电性31

1.6.2 金属键和金属晶体32

1.6.3 离子键和离子晶体33

1.6.4 共价键和共价晶体38

1.6.5 混合键和混合晶体41

1.6.6 弱键和弱键晶体43

习题与思考题44

第2章 缺陷理论46

2.1 点缺陷46

2.1.1 费仑克尔缺陷47

2.1.2 肖特基缺陷47

2.1.3 间隙（填隙）原子48

2.1.4 反结构缺陷49

2.1.5 杂质49

2.1.6 色心50

2.2 线缺陷、面缺陷和体缺陷52

2.2.1 线缺陷52

2.2.2 面缺陷53

2.2.3 体缺陷58

2.3 晶体中的原子扩散58

2.3.1 扩散的必要条件59

2.3.2 扩散的微观机制59

2.3.3 扩散系数61

2.3.4 扩散的宏观规律61

2.3.5 微电子器件制造中的两种扩散工艺62

习题与思考题63

第3章 晶格振动理论65

3.1 一维单原子链66

3.1.1 晶格模型与受力分析66

3.1.2 长波近似67

3.1.3 色散关系68

3.1. 4周期性边界条件69

3.2 一维双原子链71

3.2.1 晶格模型与受力分析71

3.2.2 色散关系72

3.2.3 声学波与光学波74

3.3 三维晶格的振动76

3.3.1 三维晶格振动的特点76

3.3.2 格波波矢76

3.3.3 晶格振动谱77

3.3.4 频率分布函数79

3.4 声子81

3.4.1 声子的概念和特征81

3.4.2 平均声子数82

3.5 晶格振动谱的实验测定83

3.5.1 实验原理83

3.5.2 光子散射84

3.5.3 中子散射85

3.6 晶格热容的量子理论85

3.6.1 晶格热容86

3.6.2 爱因斯坦模型87

3.6.3 德拜模型87

3.6.4 两种模型的比较88

3.7 晶体的非简谐效应 热膨胀和热传导89

3.7.1 非简谐效应90

3.7.2 晶格热导率91

3.7.3 N过程和U过程91

3.7.4 晶格热导率随温度的变化92

习题与思考题94

第4章 能带理论96

4.1 晶体中电子的共有化运动96

4.1.1 真空自由电子96

4.1.2 氢原子中的单电子97

4.1.3 孤立原子中的多电子98

4.1.4 晶体中电子的共有化运动98

4.2 布洛赫定理102

4.2.1 单电子近似102

4.2.2 Bloch定理103

4.2.3 Bloch定理的特点104

4.2.4 Bloch定理的证明104

4.2.5 Bloch定理的推论106

4.2.6 克龙尼克-潘纳模型107

4.3 近自由电子近似112

4.3.1 定态非简并微扰113

4.3.2 定态简并微扰114

4.4 紧束缚近似116

4.4.1 紧束缚近似116

4.4.2 模型与计算117

4.5 三维实际晶体的能带121

4.5.1 能带交叠121

4.5.2 直接带隙和间接带隙122

4.5.3 半导体的简化能带123

4.6 能态密度和费米能级124

4.6.1 电子波矢124

4.6.2 能态密度125

4.6.3 费米能级127

4.6.4 功函数和接触电势129

4.7 晶体中电子在外力作用下的运动132

4.7.1 晶体中电子的准经典运动132

4.7.2 导体、半导体和绝缘体的能带论解释138

习题与思考题141

参考文献144