基礎固態物理, 2/e

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基礎固態物理, 2/e

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內容描述

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固態物理的學習方法，基本上可以分成兩大類：第一類是把固態物質的特性具體的整理成多個主題，包含：晶體結構、倒晶格結構、能帶理論、力學特性、電學特性、光學特性、磁學特性、熱學特性、聲子物理、元激發…等等，分項討論說明。第二類是以單電子近似條件，從最簡單的古典粒子碰撞理論開始，透過固態物質的結構、電、光、磁、熱等特性分析，漸次以晶格結構、能帶理論、晶格振動、元激發、多體物理或統計力學作修正，進而建構出完整的固態物理。這兩種方法各有其優點，前者對於初學者似乎比較容易在短時間內掌握固態物質的特性，稱之為教學導向(Teaching-oriented)的方法；後者則似乎較有利於研究分析所需的能力培養，稱之為研究導向(Research-oriented)的方法。
對於剛剛開始以固態物理解決問題的想法可能是「代公式」，針對要面對的電、光、磁、熱現象，在書中找到「一個」電、光、磁、熱的「公式」代進去，但是往往會遇到所謂的「理論與實驗不符」的情況，然後不知所措，甚至於會認為固態物理是不實際的理論，無法適用於真實的量測結果分析；又或者同樣的電、光、磁、熱問題會有好幾個所謂的「公式」，對於初學者而言，可能會陷入不曉得要「代」哪一個「公式」的窘境。其實，固態物理是一門很應用的學科，是可以直接用來解決問題的，端賴我們如何學習或建構固態物理的圖像，如果我們可以把目前固態科學解決問題的過程與策略畫成一個環狀的邏輯圖，這樣就沒有起點；也沒有終點，無論從哪一個點進入固態的思考流程圖之後，都應該可以找到一個解決問題的大方向。
※推薦文
固態物理是大學的基礎課程，涵蓋了理學院數學、物理、化學甚至生物等基礎學科科系，也包涵了工學院電機、機械、化工、材料、土木等諸多應用工程科系。隨著時間的演進內容日益增多，對於修課的同學而言，彷彿越來越抽象而且遙不可及。 但是無論科學技術如何創新，其發展的脈絡依然是有跡可循的；若能從前人的經驗內化自我的思考模式，則所謂抽象的科學也將變得清新可喜。
倪教授在本院電子系及光電所任教多年，不論在研究或教學上均投注許多心力。一般工程學院教授研究題目在於應用領域，且由於時間體力因素限制，甚少涉入固態物理基礎計算推演及相關物理意義之演繹，只將其結果應用於半導體工程技術。因為現有的固態物理書籍，對大學部而言應是應用有餘；但對研究型之碩博士生而言，確有資料不足不易清楚明白之處。
倪教授是極少數有能力、有興趣且願意奉獻心力作這件重要工作的學人，對有志於研究固態物理之同學與同仁，均極具使用或參考價值，本人學淺難忘其項背，但極其樂意作序予以大力推薦之。

長庚大學工學院副院長
光電工程研究所教授 張連璧

目錄大綱

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第1章　固態科學導論
1.1 面對固態科學的策略
1.2 固態物理與數學

第2章　統計力學的基本概念
2.1 統計力學與固態物理
2.2 相空間
2.3 Lagrange乘子
2.4 統計力學的三個基本分布函數
2.5 統計能量
2.6 Sommerfeld展開關係

第3章　量子力學的基本原理
3.1 Schrödinger方程式
3.2 量子力學的三項原理
3.3 量子力學的算符
3.4 三個典型的特殊位能
3.5 Heisenberg測不準原理
3.6 二階系統的能量交換過程
3.7 微擾理論
3.8 Hellmann-Feynman理論
3.9 Koopmans理論
3.10 Virial理論
3.11 單一電子的修正與近似

第4章　固態古典模型
4.1 古典固態科學
4.2 Drude模型
4.3 金屬導電特性的Drude模型
4.4 金屬光學特性的Drude模型
4.5 固態磁學特性的Drude模型
4.6 金屬導熱特性的Drude模型

第5章　晶體結構
5.1 晶體概論
5.2 晶體的對稱性
5.3 張量
5.4 晶體晶格
5.5 倒晶格
5.6 晶體中的X光繞射

第6章　電子能帶
6.1 電子能帶的引入
6.2 固態能帶的形狀
6.3 Bloch理論
6.4 理想條件下的三個能帶理論
6.5 能帶理論的二個微擾理論及其應用
6.6 由能帶理論衍生出的一些物理量

第7章　晶格動力學
7.1 晶格振動
7.2 晶格動力學的古典理論
7.3 動力學矩陣
7.4 黃昆方程式

第8章　電子傳輸現象—導電與導熱
8.1 粒子在固態中的傳輸現象
8.2 半經典模型
8.3 Boltzmann傳輸方程式
8.4 導電與導熱—Onsager關係
8.5 散射機制
8.6 van der Pauw法

第9章　固態光學
9.1 固態物質的光學特性
9.2 固態的古典光學特性
9.3 固態光學的量子模型
9.4 帶間躍遷與光學特性

第10章　固態磁學
10.1 基本固態磁學特性
10.2 Bohr-van Leeuwen理論
10.3 順磁性與逆磁性的Langevin理論
10.4 順磁性和逆磁性的量子理論
10.5 鐵磁性、反鐵磁性與亞鐵磁性的Weiss理論

第11章　固體比熱
11.1 固態物質的熱特性
11.2 晶格比熱
11.3 電子比熱
11.4 Schottky比熱

第12章　固態元激發
12.1 激子
12.2 聲子
12.3 磁子
12.4 電漿子
12.5 極化子
12.6 偏振子或極化激元

參考資料
索　引

作者介紹

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倪澤恩
現任：長庚大學電子工程學系教授
E-mail：neete@mail.cgu.edu.tw
學歷：國立中央大學光電科學研究所博士
　　　國立中央大學光電科學研究所碩士
　　　國立中央大學電機工程學系學士

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