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贾护军 著

图书标签:

• 固体物理
• 物理学
• 材料科学
• 凝聚态物理
• 大学教材
• 基础教程
• 半导体物理
• 晶体结构
• 能带理论
• 电子性质

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560629247

版次：1

商品编码：11183598

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-11-01

页数：192

内容简介

　　《固体物理基础教程》主要包括结晶学理论、缺陷理论、晶格振动理论和能带理论四章，重点论述了组成晶体的微观粒子（原子、离子、电子等）之间的相互作用及运动规律，进而阐述了晶体的宏观性质及其应用。书中结合作者长期的教学研究和实践，对很多问题采取了新的处理方法，通过深入浅出的论述，使初学者易于理解和接受。书中每章后面都配有一定量的习题和思考题。
　　《固体物理基础教程》可作为理工科院校物理类专业、电子科学与技术专业以及材料科学等相关专业本科生的基础课教材，也可作为研究生及相关工程技术人员的参考书。

目录

第1章 结晶学理论
1.1 晶体结构
1.1.1 简立方结构
1.1.2 氯化铯结构
1.1.3 体心立方结构
1.1.4 密堆积结构
1.1.5 氯化钠结构
1.1.6 金刚石结构
1.1.7 闪锌矿结构
1.1.8 钙钛矿结构
1.2 原胞和晶胞
1.2.1 基元
1.2.2 布拉菲格子
1.2.3 原胞和晶胞
1.2.4 魏格纳-赛兹元胞
1.2.5 原子半径、配位数和致密度
1.3 晶向和晶面
1.3.1 晶向和晶向指数
1.3.2 晶面和晶面指数
1.3.3 金刚石结构的各向异性
1.3.4 六方晶系的四指数表示法
1.4 倒格子和布里渊区
1.4.1 倒格子
1.4.2 布里渊区
1.5 晶体结构的测定
1.5.1 布拉格定律与劳厄方程
1.5.2 晶体衍射的方法
1.5.3 原子散射因子与几何结构因子
1.6 原子负电性与化学键
1.6.1 原子负电性
1.6.2 金属键和金属晶体
1.6.3 离子键和离子晶体
1.6.4 共价键和共价晶体
1.6.5 混合键和混合晶体
1.6.6 弱键和弱键晶体
习题与思考题

第2章 缺陷理论
2.1 点缺陷
2.1.1 费仑克尔缺陷
2.1.2 肖特基缺陷
2.1.3 间隙（填隙）原子
2.1.4 反结构缺陷
2.1.5 杂质
2.1.6 色心
2.2 线缺陷、面缺陷和体缺陷
2.2.1 线缺陷
2.2.2 面缺陷
2.2.3 体缺陷
2.3 晶体中的原子扩散
2.3.1 扩散的必要条件
2.3.2 扩散的微观机制
2.3.3 扩散系数
2.3.4 扩散的宏观规律
2.3.5 微电子器件制造中的两种扩散工艺
习题与思考题

第3章 晶格振动理论
3.1 一维单原子链
3.1.1 晶格模型与受力分析
3.1.2 长波近似
3.1.3 色散关系
3.1.4 周期性边界条件
3.2 一维双原子链
3.2.1 晶格模型与受力分析
3.2.2 色散关系
3.2.3 声学波与光学波
3.3 三维晶格的振动
3.3.1 三维晶格振动的特点
3.3.2 格波波矢
3.3.3 晶格振动谱
3.3.4 频率分布函数
3.4 声子
3.4.1 声子的概念和特征
3.4.2 平均声子数
3.5 晶格振动谱的实验测定
3.5.1 实验原理
3.5.2 光子散射
3.5.3 中子散射
3.6 晶格热容的量子理论
3.6.1 晶格热容
3.6.2 爱因斯坦模型
3.6.3 德拜模型
3.6.4 两种模型的比较
3.7 晶体的非简谐效应 热膨胀和热传导
3.7.1 非简谐效应
3.7.2 晶格热导率
3.7.3 N过程和U过程
3.7.4 晶格热导率随温度的变化
习题与思考题

第4章 能带理论
4.1 晶体中电子的共有化运动
4.1.1 真空自由电子
4.1.2 氢原子中的单电子
4.1.3 孤立原子中的多电子
4.1.4 晶体中电子的共有化运动
4.2 布洛赫定理
4.2.1 单电子近似
4.2.2 Bloch定理
4.2.3 Bloch定理的特点
4.2.4 Bloch定理的证明
4.2.5 Bloch定理的推论
4.2.6 克龙尼克-潘纳模型
4.3 近自由电子近似
4.3.1 定态非简并微扰
4.3.2 定态简并微扰
4.4 紧束缚近似
4.4.1 紧束缚近似
4.4.2 模型与计算
4.5 三维实际晶体的能带
4.5.1 能带交叠
4.5.2 直接带隙和间接带隙
4.5.3 半导体的简化能带
4.6 能态密度和费米能级
4.6.1 电子波矢
4.6.2 能态密度
4.6.3 费米能级
4.6.4 功函数和接触电势
4.7 晶体中电子在外力作用下的运动
4.7.1 晶体中电子的准经典运动
4.7.2 导体、半导体和绝缘体的能带论解释
习题与思考题
参考文献

前言/序言

量子信息学导论：从基础原理到前沿应用 本书旨在为读者提供一个全面而深入的量子信息学导论，重点关注其基础理论框架、核心概念的数学描述，以及在计算、通信和精密测量等领域的实际应用潜力。本书结构严谨，内容涵盖了从量子力学的基本假设到构建实用量子系统的关键技术，力求在保持学术深度的同时，对非专业背景的读者保持足够的友好性。 第一部分：量子力学的数学基础与信息载体 本部分首先回顾了量子力学中描述物理系统的必要数学工具，为后续的量子信息理论奠定坚实的数学基础。 第一章：复数空间与线性代数回顾 详细阐述了希尔伯特空间（Hilbert Space）作为量子态载体的必要性。我们将从复数向量空间、线性算符、厄米算符（自伴随算符）以及算符的对角化等核心概念入手。着重讲解狄拉克符号（Bra-Ket Notation）的引入及其在物理表述中的简洁性和强大功能。讨论算符的本征值与本征态在量子力学中的物理意义，特别是作为可观测量的可能结果。 第二章：量子态的描述与演化 本章核心聚焦于量子信息的最基本单元——量子比特（Qubit）。对比经典比特的确定性描述与量子比特的叠加态特性。通过布洛赫球（Bloch Sphere）直观地展示单比特的状态空间。随后，深入探讨量子系统的演化。引入薛定谔方程（Schrödinger Equation）及其在密度算符（Density Matrix）描述下的形式，用于处理开放系统和混合态。详细分析了量子态的幺正演化（Unitary Evolution）及其在时间反演下的性质。 第三章：多体系统与张量积 介绍如何通过张量积（Tensor Product）来构建多体系统的希尔伯特空间，这是处理多量子比特系统的关键。系统阐述了复合系统的状态描述，并引入了纠缠（Entanglement）这一核心量子资源的概念。通过纯态和混合态的区分，以及可分离态（Separable State）的定义，为后续的纠缠量化奠定基础。 第二部分：量子信息学的核心操作与度量 本部分聚焦于在量子信息处理过程中必须掌握的逻辑操作和量化工具。 第四章：量子逻辑门与电路 本章是构建量子算法的基础。系统介绍单比特和多比特的标准量子门。详细分析泡利门（Pauli Gates, $X, Y, Z$）、Hadamard门（$H$）、相位门（$S, T$）的矩阵表示及其几何意义。重点讲解了作为通用量子逻辑门集合的构建要素，特别是受控非门（CNOT）在实现量子纠缠和构建通用计算模型中的决定性作用。讨论量子电路图的绘制规范与解读方法。 第五章：量子测量的理论 量子测量是连接量子世界与经典世界的桥梁。本章详述了投影测量（Projective Measurement）的公设，包括测量算符的性质和测量的概率解释（波函数坍缩）。区分了不同类型的测量，如基测量和弱测量。探讨了测量对系统状态的影响，以及如何利用测量在量子算法中提取信息。 第六章：量子纠缠的量化与特性 纠缠是量子信息区别于经典信息的最显著特征。本章深入探讨了纠缠的量化指标，如纠缠熵（Entanglement Entropy）、纠缠值（Concurrence）等。分析了贝尔不等式（Bell Inequalities）作为检验局部实在性的实验基础，并讨论了其在区分经典关联和量子关联中的核心地位。介绍常见的纠缠态，如最大纠缠态（如EPR对）和GHZ态的特性。 第三部分：量子计算与前沿算法 本部分将理论框架应用于实际的计算模型，展示量子计算机解决特定问题的潜力。 第七章：量子计算模型 详细介绍量子计算的两种主要模型：量子线路模型（Quantum Circuit Model）和绝热量子计算（Adiabatic Quantum Computation）。重点分析量子图灵机（Quantum Turing Machine）的概念，并讨论量子计算的优越性（即量子加速）的理论来源——干涉和叠加。 第八章：核心量子算法 本章是对量子计算能力的最直接展示。深入解析具有里程碑意义的算法： 1. Shor算法： 详细推导其基于量子傅里叶变换（QFT）的核心步骤，并解释其对经典数论（大数因子分解）的颠覆性影响。 2. Grover算法： 阐述其振幅放大（Amplitude Amplification）的机制，并分析其在无序数据库搜索中的平方加速优势。 3. 量子模拟： 探讨利用量子系统来模拟其他复杂量子系统的潜力，特别是对分子和材料性质的计算。 第九章：量子误差修正 由于退相干（Decoherence）对量子计算的致命影响，误差修正至关重要。本章介绍量子误差的类型（位翻转、相位翻转和组合错误）。重点讲解经典的量子误差修正码，如Shor码和表面码（Surface Code）的基本结构和原理，阐述如何利用纠缠和测量在不破坏存储信息的情况下检测和修复错误。 第四部分：量子通信与信息传输 本部分关注如何利用量子特性在通信领域实现超越经典方案的性能。 第十章：量子密钥分发（QKD） 系统介绍基于量子力学原理实现信息安全传输的方法。详细阐述BB84协议和Ekert91协议的工作流程，并分析其安全性来源——海森堡不确定性原理和不可克隆定理（No-Cloning Theorem）。讨论QKD在抵抗窃听攻击（如Eve攻击）方面的鲁棒性。 第十一章：量子隐形传态（Teleportation）与超密编码 量子隐形传态是利用纠缠实现未知量子态远程传输的关键技术。本章详细剖析利用EPR对和经典通信实现态传输的完整步骤。同时，介绍超密编码（Superdense Coding）如何实现单比特经典信息携带两个量子比特信息的能力，展示信息压缩的量子优势。 结语：展望与未来挑战 本书在最后将对量子信息领域的前沿热点进行简要综述，包括中等规模量子（NISQ）设备的应用、量子机器学习的潜力，以及实现通用容错量子计算所面临的工程和物理学挑战。本书旨在培养读者从理论视角理解量子信息处理的本质，并为进一步深入研究打下坚实基础。 本书适合对象： 物理学、计算机科学、电子工程及应用数学专业的高年级本科生和研究生，以及对量子技术前沿感兴趣的科研人员和工程师。阅读本书需要具备扎实的线性代数和基础量子力学知识。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对理论物理有浓厚兴趣的学生，《固体物理基础教程》这本书为我打开了一扇通往更广阔物理世界的大门。这本书的理论体系非常完备，从最基础的晶体结构和晶格振动，到复杂的电子能带理论、磁学和超导现象，几乎涵盖了固体物理的各个重要分支。作者在推导过程中，既保证了数学的严谨性，又时刻不忘回归物理的本质，让读者在享受逻辑之美的同时，也能深刻理解物理概念的内涵。我尤其欣赏书中关于能带理论的讲解，作者详细阐述了 Bloch 定理，并通过理解电子在周期性势场中的行为，引出了导体、绝缘体和半导体的区分。这种由简入繁、层层递进的讲解方式，让我这个初学者也能够逐步掌握复杂的理论。书中还引用了许多前沿的研究成果，让我了解到固体物理在当今科学研究中的重要地位和广阔前景。这本书让我觉得，学习固体物理不再是机械的记忆公式，而是对物质世界奥秘的一次深刻探索，它真正激发了我对物理学的热情和探索精神。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，《固体物理基础教程》是一本非常扎实的参考书。我平常的工作偶尔会接触到一些材料科学的问题，但对于其底层的物理原理总是知其然不知其所以然。这本书的深入分析和详尽论证，正好满足了我的需求。书中关于晶体缺陷的章节，让我认识到，即使是完美的晶体结构，也存在着各种各样的缺陷，而这些缺陷恰恰是影响材料性能的关键因素。作者对空位、间隙原子、位错等缺陷进行了详细的分类和描述，并阐述了它们对材料力学、电学和光学性质的影响。例如，书中关于位错理论的讲解，就让我明白了金属材料为何能够发生塑性变形。此外，书中还涉及了磁性材料和超导现象等内容，虽然这些章节的理论深度有所增加，但作者依然保持了清晰的逻辑和详实的推导，让我能够逐步理解这些令人着迷的物理现象。对于需要深入理解固体材料性质的科研人员或工程师来说，这本书无疑是一份宝贵的资源，它提供的不仅是知识，更是解决实际问题的思路和方法。

评分☆☆☆☆☆

《固体物理基础教程》这本书简直是为我这种基础薄弱但渴望深入了解固体物理的读者量身定做的。我之前对这个领域可以说是“零基础”，接触到的大多是碎片化的信息，完全找不到一个清晰的脉络。《固体物理基础教程》的出现，恰恰填补了这一空白。作者在开篇就花了很大力气梳理固体物理的发展历程和基本概念，从晶体的周期性结构出发，逐步引入了倒格、布里渊区等核心概念，并辅以大量精美的插图，让抽象的几何概念变得直观可感。我印象特别深刻的是书中关于费米能级的讲解，作者通过类比海平面上的水位来解释电子在不同能量下的填充状态，这种生动形象的比喻，让我瞬间理解了金属的导电性为何如此之好。同时，书中对于不同类型固体（金属、绝缘体、半导体）的分类及其物理性质的差异，也进行了清晰的阐述，让我不再对这些概念感到混淆。这本书没有让我感到“学不下去”的挫败感，反而给予了我持续学习的动力，感觉自己正在稳步地构建对固体物理的完整认知体系，每读完一个章节，都觉得对这个世界有了更深入的理解。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的科普读物，应该能够激发读者的好奇心，同时又不失科学的严谨性。《固体物理基础教程》恰恰做到了这一点。虽然我不是专业的物理学人士，但这本书的写作风格却让我爱不释手。作者仿佛是一位循循善诱的老师，用生动形象的语言，将枯燥的物理概念转化为一个个引人入胜的故事。例如，书中关于晶格振动的部分，并没有直接给出复杂的数学模型，而是先通过类比，将原子振动想象成小提琴的弦在振动，再逐步引入声子的概念，让我能够轻松地理解声子在热学和声学中的作用。此外，书中还穿插了许多历史故事和科学家的趣闻轶事，让我在学习知识的同时，也能感受到科学探索的魅力。当我读到书中关于超导现象的介绍时，完全被其奇妙的性质所吸引，仿佛置身于一个充满未知的科学世界。这本书让我觉得，科学并非遥不可及，而是充满趣味和魅力的，它让我对固体物理这个领域产生了浓厚的兴趣，并渴望进一步了解更多相关的知识。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让我大开眼界！作为一个对物理学一直充满好奇，但又常常被复杂理论吓退的普通读者，我惊喜地发现《固体物理基础教程》竟然能够以如此易懂且引人入胜的方式，将固体物理这个看似高深莫测的领域展现在我面前。书中的例子选取都非常贴切，从我们日常生活中熟悉的晶体结构，比如食盐的立方体排列，到更为复杂的半导体材料的能带理论，作者都花了大量的篇幅去细致讲解。我特别喜欢书中关于声子的章节，它将微观的原子振动形象地比喻成弹簧上的小球，让我这个物理小白也能够理解声子在热传导和电学性质中的重要作用。更让我惊喜的是，书中并没有回避数学上的推导，而是用一种循序渐进的方式，引导读者理解每一个公式背后的物理意义。当我看到布拉格衍射的公式时，再也不觉得它只是一个冷冰冰的数学符号，而是真正理解了它如何帮助科学家们揭示晶体内部的原子排列规律。这本书没有让我感到枯燥乏味，反而激发了我对固体世界更深层次的探索欲望，感觉自己仿佛拥有了一把钥匙，能够打开微观物质世界的宝藏。

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挺好的

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印刷不错，内容还可以

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编写有特色，适合电子信息类学生使用。收集了一些新资料。

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挺好的

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商品很好，物流挺给力的

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按时到岗vwesvgwa 阿斯蒂芬我

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不错 不错

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