凝聚態物理學叢書·典藏版：晶體位錯理論基礎（第1捲） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊順華 著

圖書標籤:

• 凝聚態物理
• 晶體學
• 位錯理論
• 材料科學
• 固體物理
• 物理學
• 典藏版
• 叢書
• 基礎理論
• 學術著作

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030005472

版次：1

商品編碼：12095591

包裝：平裝

叢書名： 凝聚態物理學叢書

開本：32開

齣版時間：1998-12-01

用紙：膠版紙

頁數：607

字數：511000

正文語種：中文

內容簡介

　　位錯理論起源於用彈性體中位錯的行為來解釋晶體的範性性質，爾後發展成為晶體缺陷理論的一個重要獨立部分。現代位錯理論已是金屬力學性質微觀理論的基礎，位錯與固體各種結構敏感的物理性質都有相當的聯係，在理論上也取得瞭若乾新進展，《凝聚態物理學叢書·典藏版：晶體位錯理論基礎（第1捲）》內容是位錯理論的基礎，分為兩捲齣版，第1捲主要論述位錯的經典彈性理論、點陣理論以及特定具體點陣中位錯的精細結構；第2捲介紹位錯與點缺陷的相互作用，位錯攀移理論，位錯集閤與位錯間界，位錯在固體物理性質中的作用，大形變問題及一些新進展。
　　《凝聚態物理學叢書·典藏版：晶體位錯理論基礎（第1捲）》可作為大專院校金屬物理、固體及固體理論方麵的高年級學生和研究生的教學用書或參考書；也可供有關方麵的教師和研究人員參考，從事金屬及其他材料研究和開發的科技人員閱讀《凝聚態物理學叢書·典藏版：晶體位錯理論基礎（第1捲）》也是十分有用的。

內頁插圖

目錄

引論

第一章 位錯的基本性質
§1．1 刃型位錯和螺型位錯
§1．2 位錯的普遍定義
§1．3 晶體缺陷和Burgers矢量
§1．4 廣義的位錯
§1．5 位錯的運動
§1．6 位錯綫上的割階和扭摺
§1．7 位錯源：位錯的增殖
§1．8 位錯間界和位錯群
一般性參考文獻

第二章 各嚮同性介質中的直綫位錯
§2．1 螺型位錯
§2．2 刃型位錯
§2．3 作用在位錯上的力
§2．4 自由錶麵：鏡像力問題
§2．5 平行直綫位錯間的相互作用能
一般性參考文獻

第三章 備嚮同性介質中的位錯環
§3．1 位錯位移場的Burgers公式
§3．2 位錯應力場的Peach-Koehler公式
§3．3 彈性能量；Blin公式
§3．4 作用在位錯綫元上的力
一般性參考文獻

第四章 若乾具體結果
§4．1 無限小位錯環
§4，2有限位錯圓環
§4．3 摺綫位錯的彈性場
§4．4 位錯的生成元
§4．5 直位錯綫段的應力場
§4．6 兩個直綫位錯之間的相互作用
§4．7 共軸位錯圓環間的相互作用
§4．8 非平行直位錯綫段的相互作用
§4．9 分段直綫位錯組態的能量
§4．10 位錯的自力與綫張力
§4．11 再論錶麵問題
一般性參考文獻

第五章 備嚮異性介質中的位錯
§5．1 Eshelby的方法
§5．2 對稱性和解的簡化
§5．3 應用於六角晶係和立方晶係
§5．4 Willis的方法
§5．5 有限直位錯綫段的彈性場
§5．6 Brown公式
§5．7 Stroh錶述法和有關的關係
§5．8 積分錶示
§5．9 直綫位錯及有關公式
§5．10 Gavazza關於位錯自力的計算
一般性參考文獻

第六章 運動位錯的性質
§6．1 勻速運動的螺型位錯
§6．2 勻速運動的刃型位錯
§6．3 自能和有效質量
§6．4 勻速運動的散布位錯
§6．5 非勻速運動離散直綫位錯
……

第七章 位錯的連續分布理論
第八章 晶體點陣中的位錯
第九章 密積結構：麵心立方
第十章 六角密積、體心立方和共價結構
第十一章 其它結構中的位錯

附錄A 彈性力學的幾個問題

前言/序言

　　本書謹獻給金屬物理方麵的讀者，也獻給固體物理方麵的讀者，
　　位錯理論的發展與晶體力學性質的微觀理論有著極密切的聯係，但它們是兩個不同的課題，本書主要在於闡述位錯理論的基礎，至於若乾有關晶體力學性質的問題是作為問題的提齣及理論的應用去處理，隨著力學性質的實驗和理論的發展，肯定還會要以位錯及其它晶體缺陷的基本理論為依據，提齣更多精細具體的微觀模型和機製，應用於說明或預測晶體力學性質的各種現象，這顯然是一個廣大的研究領域，但本書隻是錶述位錯理論基礎，而無意深入涉及後麵這個重要的、廣泛的、實際的工作領域，這應是另一部專著的主題。
　　另一方麵，位錯作為一種實際存在於晶體之中的結構缺陷，也有人把它看作是晶體中的一種拓撲性元激發，它與固體中其它類型的元激發，例如電子和聲子，必定發生不容忽視的相互作用；從而對於，例如，固體的電學性質、磁學性質、超導電性質，以及光學性質等産生一定程度的影響。過去固體物理學傢對位錯不甚重視，或者說位錯理論未引起多數固體物理學傢的理解和重視。但隨著學科的發展，這種情況正在發生改變，闡明位錯對於各種固體物理性質的影響的工作日益積纍增多，本書筆者希望在這個方嚮上，即在引起國內的固體物理學傢們對位錯及其他晶體缺陷的注意和興趣的方嚮上做一點初步的工作，並給他們提供有關位錯的必要的基礎知識。
　　筆者於二十餘年前曾和錢臨照教授編寫過一篇題為《晶體中位錯理論的基礎》的長篇總結論文。內容比較偏重於基本概念和幾何結構方麵，爾後，即有編寫一本較全麵的位錯理論專書的想法。奈以人事變遷，歲月蹉跎，至今方能著筆。
　　本書計劃分為第一、二捲兩捲，第一捲處理位錯理論最基本的內容，即彈性理論和幾何理論。第二捲包含更廣泛深入的若乾課題，即點缺陷與位錯的相互作用和位錯動力學，各種位錯集閤組態，點陣轉變，位錯與固體的物理性質，嚮錯，大形變問題，以及一些新的發展。
　　本書力求成為在讀者的研究工作中是有用的，或者說，希望當讀者在自己的研究課題中需要作有關定量計算或分析時能夠實際應用本書所論述的方法和導齣的公式，希望能縮短讀者檢索研讀原始文獻與進入自己課題之間的距離。筆者無意在科技齣版物目錄中增加一本普及位錯學說的教材，
　　本書是在錢臨照教授和馮端教授指導、關懷與鼓勵之下編寫的，並承馮端教授全文審閱，提齣極其寶貴的意見，筆者在此錶示深切感謝。
　　柯俊教授、郭可信教授、馬如璋教授、肖紀美教授、肖治綱同誌、田中卓同誌等對本書提齣瞭重要意見，給予瞭熱情支持，沒有他們的支持，本書是不可能完成的，筆者錶示衷心感謝。

凝聚態物理學叢書·典藏版：理論與應用前沿探索（第N捲） ——聚焦新材料、量子現象與前沿模擬技術 本書簡介 本捲叢書（第N捲）聚焦於當前凝聚態物理學領域最具活力和顛覆性的研究方嚮，旨在係統梳理並深入剖析近年來在拓撲物態、強關聯電子係統、新型低維材料的量子輸運以及先進計算方法在材料設計中的應用等方麵取得的重大突破。它並非對某一特定子學科的詳盡專著，而是一部麵嚮研究人員、高年級研究生和跨學科科學傢的綜閤性前沿報告與理論指南。 第一部分：拓撲與非傳統序的量子幾何 本部分深入探討瞭超越傳統能帶理論描述的拓撲量子物質。我們避開瞭晶體結構缺陷的經典討論，轉而聚焦於拓撲不變量如何定義和區分不同的量子物態。 1. 拓撲絕緣體與半金屬的能帶拓撲 重點闡述瞭Chern數、Z2不變量等拓撲指標的物理內涵及其在描述拓撲相變中的核心作用。詳細分析瞭如何通過角動量守恒、反演對稱性保護下的邊界態（如狄拉剋錐、外爾點）的理論構建。內容覆蓋瞭磁性拓撲絕緣體中手性邊緣態的産生機製，以及拓撲半金屬（如狄拉剋和外爾半金屬）中獨特的費米弧和錶麵態的實驗觀測與理論解釋。強調瞭拓撲保護的魯棒性如何使其在信息傳輸和器件應用中展現齣巨大潛力。 2. 拓撲超導與馬約拉納費米子 本章深入探討瞭拓撲超導體的構建及其核心特徵——無能隙的馬約拉納零能模（MZMs）。討論瞭實現拓撲超導的幾種主要途徑，包括半導體-超導體異質結的構建、鐵基超導體中的配對機製，以及二維材料界麵處的耦閤效應。重點分析瞭如何利用掃描隧道顯微鏡（STM）或輸運測量在渦鏇中心或納米綫末端辨識和確認這些非阿貝爾任意子的存在，並展望瞭它們在容錯量子計算中的應用前景。 第二部分：強關聯電子係統的非傳統激發態 本部分聚焦於電子之間的相互作用（關聯效應）成為主導物理行為的係統，這些係統往往展現齣超越單粒子理論的復雜有序態和新奇動力學行為。 1. 莫特絕緣體與電荷/軌道序 詳細分析瞭Hubbard模型及其衍生模型（如$t-J$模型）在描述強關聯係統中的重要性。探討瞭在不同填充因子和相對強度下，係統如何從金屬態轉變為莫特絕緣體。重點闡述瞭電荷密度波（CDW）和軌道有序的競爭與共存現象，以及這些有序態如何影響材料的電學、磁學和超導性質。 2. 高溫超導的非傳統機製探索 在傳統BCS理論失效的背景下，本章集中討論瞭d波、p波配對等非常規超導的理論模型。著重分析瞭鐵基超導體中的多帶效應和銅氧化物超導體中“娘娘腔”（strange metal）區域的輸運特性。探討瞭電子-電子散射、自鏇漲落以及聲子輔助機製在非常規配對中的相對貢獻，試圖揭示高溫超導的普適性物理圖像。 第三部分：低維與界麵物理的量子輸運 隨著維度降低和界麵工程的深入，材料展現齣獨特的量子尺寸效應和界麵耦閤現象。本部分關注二維材料及其異質結中的電子行為。 1. 二維材料的電子結構調控 詳細考察瞭石墨烯、過渡金屬硫化物（TMDs）等二維材料的獨特電子結構。討論瞭範德華異質結（Van der Waals Heterostructures）的構建原理，如何通過層間堆疊角度（如魔角石墨烯中的“魔角”）實現能帶結構的劇烈重構，從而誘導齣平帶（Flat Bands）和關聯態。 2. 量子霍爾效應與分數霍爾效應的界麵錶現 本章探討瞭在強磁場下二維電子氣中的朗道能級理論及其在高麯率、低維度係統中的修正。重點分析瞭分數量子霍爾效應中多體激發態的激發譜和復閤費米子理論的適用性。同時，討論瞭在非磁性係統中如何利用電場調控或界麵幾何約束來模擬或實現具有特定拓撲特徵的霍爾態。 第四部分：計算凝聚態物理的前沿方法 本部分不再關注實驗觀測或解析模型，而是探討支撐現代研究的計算工具與模擬範式的最新進展。 1. 基於機器學習的材料特性預測 詳細介紹瞭密度泛函理論（DFT）計算的局限性及其在處理強關聯體係時的瓶頸。重點闡述瞭如何利用圖神經網絡（GNN）和深度學習模型，從材料的化學成分或晶體結構中直接學習並預測其電子能帶結構、相變溫度和催化活性，極大地加速瞭新型功能材料的篩選過程。 2. 動力學模擬與非平衡態研究 討論瞭從第一性原理齣發的分子動力學（AIMD）在研究材料在極端條件（高溫、高壓）下的結構弛豫和動力學過程中的應用。重點介紹瞭非平衡態格林函數（NEGF）方法在精確模擬納米器件中電子注入、散射和隧穿過程中的優勢，尤其是在分析量子點、分子電子學器件的瞬態響應方麵。 --- 本書特色 本捲叢書繼承瞭“凝聚態物理學叢書·典藏版”一貫的嚴謹性與前瞻性。它力求在理論深度和廣度上達到平衡，全麵覆蓋瞭當前凝聚態物理研究中脫離傳統晶格動力學與基本晶體缺陷理論範疇的核心熱點。每一章節均由該領域的資深專傢撰寫，確保瞭內容的權威性和最新性，是理解21世紀凝聚態物理發展脈絡不可或缺的參考書。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本《晶體位錯理論基礎（第1捲）》是一部硬核的學術著作，它的內容相當紮實，充滿瞭嚴謹的數學推導和深刻的物理洞見。我之前對材料科學的認知，更多的是停留在宏觀層麵的經驗總結，而這本書則將我帶入瞭一個全新的微觀世界。書中對位錯作為晶體缺陷的引入，以及其對材料力學性能的決定性作用，讓我為之摺服。我尤其喜歡書中關於位錯運動阻力（Peierls-Nabarro應力）的理論分析，這部分內容深入探討瞭位錯在晶格中移動的能量勢壘，以及各種因素如何影響這一過程。這對於我理解材料的屈服強度和加工硬化等現象，提供瞭非常有價值的理論支持。書中的內容並非易於理解，需要讀者具備一定的數學和物理基礎，但我相信，任何願意投入時間和精力去鑽研的讀者，都將從中獲益匪淺。我感覺到，每一次閱讀，都能挖掘齣新的知識點，都能對晶體位錯有一個更深入的理解。這本書就像是一本寶藏，等待著有心人去發掘其中的奧秘，它不僅僅是一本關於晶體位錯的書，更是一本關於如何理解材料本質的書。

評分☆☆☆☆☆

這本《晶體位錯理論基礎（第1捲）》在我手中，沉甸甸的，封麵上的“典藏版”三個字，就透著一股子厚重感，仿佛預示著其中蘊含的知識分量。我翻開扉頁，精美的排版和考究的紙張質量，瞬間就拉滿瞭我的期待值。作為一名初涉凝聚態物理領域的學習者，我之前接觸到的關於晶體結構和缺陷的內容，總是零散而跳躍，很多概念就像是霧裏看花，始終抓不住核心。而這本書，從我粗略的瀏覽來看，似乎能夠提供一個係統性的框架。那些抽象的數學模型和復雜的物理圖像，被作者以一種循序漸進的方式呈現齣來，我能感受到其中嚴謹的邏輯鏈條，從最基礎的定義齣發，逐步深入到位錯的形成機理、分類及其對晶體宏觀性質的影響。我尤其好奇書中關於位錯動力學和應力場的部分，這部分內容往往是理解材料塑性變形的關鍵，而我之前的學習往往止步於此，希望這本書能夠徹底點亮我心中的迷霧。書中的插圖和圖示也十分精煉，不是那種花裏鬍哨的裝飾，而是恰到好處地幫助我理解那些晦澀的概念，比如位錯的滑移和攀移，在圖示的引導下，我似乎能看到原子排列的微小變化，感受到那股看不見的“力量”在材料內部的湧動。總而言之，這本“典藏版”給我留下瞭深刻的第一印象，它的專業性和係統性，讓我對接下來的深入閱讀充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

這本《晶體位錯理論基礎（第1捲）》給我帶來的，是一種沉浸式的學習體驗。與其說我在閱讀一本書，不如說我是在與一位經驗豐富的導師進行對話。作者的敘述方式非常獨特，他並沒有直接拋齣大量的概念，而是通過一係列精心設計的問題，引導讀者去思考，去探究。當我讀到關於位錯綫的幾何描述時，我發現自己不再是被動地接受信息，而是主動地去構建位錯的“形狀”和“走嚮”。書中對不同類型位錯（如刃位錯和螺位錯）的詳細剖析，以及它們在晶體結構中的具體錶現，讓我對這些抽象概念有瞭更直觀的認識。我尤其欣賞書中關於位錯能的計算方法，這部分內容涉及到張量分析和積分運算，對於我來說是一大挑戰，但當我一步步推導齣來，看到一個數值化的能量值對應著一個微觀的缺陷，這種成就感是無與倫比的。書中的例子也十分貼切，將理論知識與實際應用相結閤，讓我看到瞭位錯理論在理解金屬加工、晶體生長等領域的重要性。我感覺自己不僅僅是在學習物理學，更是在學習一種解決問題的思維方式，一種從微觀到宏觀的觀察視角。

評分☆☆☆☆☆

我不得不說，翻閱這本《晶體位錯理論基礎（第1捲）》的過程，簡直就像是在攀登一座知識的高峰。剛開始的時候，那些關於晶格畸變和能量的描述，讓我覺得有些吃力，尤其是一些高階的數學推導，需要我反復琢磨，纔能勉強跟上作者的思路。但是，當我堅持下去，那些看似枯燥的公式和理論，逐漸在我腦海中勾勒齣一幅清晰的圖景。我開始理解，為什麼微小的晶體缺陷，能夠對宏觀材料的強度、韌性等關鍵性能産生如此巨大的影響。書中對彈性理論的引入，以及如何將其應用於位錯應力場的分析，讓我眼前一亮。我一直對材料的塑性變形感到好奇，而位錯，無疑是這場“變形記”的主角。作者通過詳實的數學模型，揭示瞭位錯運動的內在機製，以及外部應力如何驅動這些“小小的擾動”在晶體中穿行。特彆是關於位錯環的形成和演化，以及它們之間的相互作用，這些內容為我理解材料的強化機製提供瞭理論基礎。我甚至可以想象，在材料受力時，無數的位錯在晶格中悄無聲息地移動、湮滅、纏結，最終決定瞭材料是屈服還是斷裂。這本書的深度和廣度，遠超齣瞭我之前的預期，它不僅僅是教科書，更像是一本為我打開新世界大門的鑰匙，讓我對材料科學有瞭更深刻、更本質的認識。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，一開始我被這本書的篇幅嚇到瞭，厚厚的《晶體位錯理論基礎（第1捲）》，讓我覺得要啃下來非得耗費大量時間和精力。但當我真正開始閱讀，我發現自己的擔憂是多餘的。書中將位錯理論的各個方麵，進行瞭非常清晰的梳理和劃分。從最基礎的晶體學概念，到復雜的位錯動力學方程，作者都給齣瞭詳盡的解釋。我之前對位錯的理解，停留在“材料裏有裂縫”這種非常模糊的概念上，而這本書則完全顛覆瞭我的認知。我開始瞭解到，位錯並非簡單的“裂縫”，而是一種具有特定幾何形狀和能量的晶體缺陷。書中對位錯的分類，特彆是區分瞭刃位錯和螺位錯，以及它們各自的滑移方嚮和滑移麵，讓我對晶體塑性變形有瞭更深入的理解。我還在書中看到瞭關於位錯密度和位錯分布的討論，這些內容對於理解材料的力學性能至關重要。我感覺自己仿佛擁有瞭一雙“顯微鏡”，能夠穿透材料的錶麵，觀察到內部那錯綜復雜的位錯網絡，並理解它們是如何相互作用，共同影響著材料的命運。這本書的價值，在於它構建瞭一個完整而嚴謹的理論體係，讓我能夠係統地學習和掌握晶體位錯的知識。