Fundamentals of Solid State Engineering, 3rd Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Manijeh Razeghi

出品人:

页数:788

译者:

出版时间:2009-03-27

价格:USD 99.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780387921679

丛书系列:

图书标签:

• Solid State Engineering
• Electronics
• Semiconductors
• Materials Science
• Physics
• Electrical Engineering
• Device Physics
• Solid State Physics
• Engineering Materials
• Microelectronics

晶体材料世界：从基础到应用 这本书深入探索了晶体材料的迷人领域，揭示了它们作为现代科技基石的重要性。从原子层面的基本结构到宏观器件的性能，我们将一步步揭开晶体材料的奥秘，理解它们为何如此关键，以及我们如何操控和利用它们来创造无限可能。 第一部分：晶体结构的基石 我们从最基础的概念出发，理解晶体材料与非晶体材料的根本区别。晶体材料的特点在于其原子的周期性排列，这种有序性赋予了它们独特的物理和化学性质。 晶格与晶胞： 深入学习如何描述和理解晶体结构。我们将介绍晶格的概念，即三维空间中无限重复的点阵，并在此基础上定义晶胞，它是构成整个晶体的最小重复单元。通过对不同晶胞类型的理解（如简单立方、体心立方、面心立方、六方密堆积等），我们可以构建出各种晶体结构的图像。 布拉维晶格： 学习七种基本的布拉维晶格系统，它们是所有晶体结构的基础。理解不同晶格系统下原子在空间中的排列方式，以及它们如何决定材料的对称性。 原子堆积与配位数： 探讨原子是如何在晶格中紧密堆积的，以及原子堆积密度和配位数的概念。理解为何某些原子排列方式更稳定，以及它们如何影响材料的密度和机械性能。 缺陷与无序： 尽管我们关注的是有序的晶体结构，但现实世界中的晶体材料总是存在各种缺陷。我们将详细介绍点缺陷（如空位、填隙原子、取代原子）、线缺陷（如位错）和面缺陷（如晶界），并讨论这些缺陷如何显著影响材料的力学、电学和光学性质。理解缺陷的存在并非总是坏事，有时它们甚至是实现特定功能所必需的。 衍射与结构分析： 学习如何利用X射线衍射、电子衍射等技术来确定晶体结构。理解布拉格定律及其在解析晶体结构中的应用，以及如何通过衍射图案来识别材料的晶相和晶粒取向。 第二部分：电子在晶体中的行为 晶体材料的许多关键性质，尤其是电学和光学性质，都与其内部电子的行为密切相关。 能带理论： 这是理解固体电子行为的核心。我们将从原子轨道出发，讲解当大量原子聚集形成晶体时，原子轨道如何扩展成能带。深入理解价带、导带和禁带的概念，以及它们如何决定材料是导体、半导体还是绝缘体。 电子密度与费米能级： 学习如何描述和计算能带中电子的分布，以及费米能级在低温下电子填充状态中的意义。理解费米能级的位置如何影响材料的导电性。 载流子与导电机制： 介绍电子和空穴作为电荷载流子的概念，并深入分析不同温度和电场下，电子和空穴如何在能带中运动，从而产生电流。 光学性质与能带结构： 探讨能带结构如何影响材料对光的吸收、透射和反射。理解半导体中的光学跃迁，以及发光二极管（LED）和光伏电池（太阳能电池）的工作原理。 晶格振动与声子： 除了电子，晶格中原子的集体振动也扮演着重要角色。我们将介绍声子的概念，它是晶格振动的量子化表现。理解声子在热传导、声学传播以及电子-声子相互作用中的作用。 第三部分：材料的宏观响应 晶体结构和电子行为的微观特性，最终体现在材料宏观上的力学、热学、电学和磁学性质上。 力学性能： 深入研究晶体材料的强度、硬度、延展性和韧性。理解位错在塑性变形中的关键作用，以及固溶强化、沉淀强化和晶界强化等提高材料强度的机制。 热学性能： 探讨晶体材料的热容和热导率。理解晶格振动（声子）和电子对热传导的贡献，以及不同材料在隔热和导热方面的差异。 电学性能： 详细分析导体、半导体和绝缘体的导电机制，并介绍各种半导体器件，如二极管、晶体管以及集成电路（IC）的基本工作原理。 磁学性能： 探索不同类型的磁性材料，包括顺磁性、反磁性、铁磁性、反铁磁性等。理解磁畴、磁畴壁以及磁滞回线等概念，并介绍磁性材料在存储和传感领域的应用。 介电性能： 学习晶体材料在电场作用下的极化现象，包括电子极化、离子极化和取向极化。理解介电常数、击穿强度以及铁电材料的特性，并介绍其在电容器和传感器中的应用。 第四部分：晶体材料的制备与应用 理解了晶体材料的性质，我们还需要学习如何制备它们，以及它们在各个领域的广泛应用。 生长技术： 介绍多种晶体材料的生长方法，包括单晶生长（如柴可拉斯基法、区域熔化法）和多晶材料的制备技术（如固相反应法、烧结法）。 表面工程与界面： 探讨材料表面和界面对其整体性能的影响。学习表面改性技术，如化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等，以及界面工程在器件设计中的重要性。 先进功能材料： 介绍一些具有特殊功能的晶体材料，例如压电材料（用于传感器和执行器）、热电材料（用于能量转换）、形状记忆合金（用于智能材料）等。 现代工业应用： 举例说明晶体材料在各个高科技领域的关键作用，包括电子器件（微处理器、内存）、通信技术（光纤）、能源领域（太阳能电池、燃料电池）、航空航天（结构材料、热防护）、医疗器械（传感器、成像设备）以及新型材料的研发。 通过对这些内容的系统学习，读者将建立起对晶体材料深刻而全面的理解，能够分析和预测材料的性能，并为未来材料科学和工程的发展打下坚实的基础。这本书不仅是理论知识的梳理，更是对如何将微观世界的规律应用于创造宏观实用技术的探索。

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