《材料物理学》是2001年出版的《材料物理概论》的第2版。作者根据近年来材料科学与元器件的发展及其教学经验,对第1版作了修订,更新并添加了一些新内容。
《材料物理学》共5章,内容包括:凝聚态材料、表面与界面、相变、材料中的非线性现象和材料中的元激发。从材料物理学的基本定律、基本原理和基本概念出发,对工程材料(主要是无机材料)和器件中涉及材料物理的一些重要内容进行了介绍和讨论,为读者提供了材料物理中重要概念、理论及近期材料和器件方面的新进展。
《材料物理学》重点介绍与工程相关的材料物理学内容,有一定的系统性,便于自学,可作为工科院校微电子与固体电子学、材料科学与工程、电子材料与元器件等专业研究生及高年级本科生的教材,也可作为微纳电子和材料及相关学科研究人员与工程技术人员的参考书。
《材料物理概论》于2001年出版以来受到广大读者的关注与欢迎,2003年在中国台湾出版了繁体字版本,借此机会谨表感谢。
《材料物理概论》出版15年来,材料科学和器件均得到了迅猛发展,为此有必要对前期工作进行更新和补充。《材料物理学》是《材料物理概论》的第2版。本书从材料物理学的基本定律、基本原理和基本概念出发,对工程材料(主要是无机材料)和器件中涉及材料物理的一些重要内容进行了介绍和讨论。在这次编写时,根据材料科学近年来的发展情况和团队在教学中的经验,更新了《材料物理概论》中原有章节,剔除了陈旧内容,增加了与材料和器件发展有关的新内容。这些新内容主要包括智能材料、超常材料、软凝聚态材料(软物质)、表面力、表面的连接、材料中的自组装和元激发等,借此希望给读者增加一些关于新材料的发展与应用方面的新动态。
本书由李言荣院士主编,熊杰教授副主编,恽正中教授主审。熊杰负责编写第1章、第3章和第4章,陶伯万编写第2章和第5章,钱凌轩参加了第1章的部分修订工作。全书由熊杰统稿。
感谢恽正中教授在审阅本书时提出的宝贵意见和建议。林媛教授阅读了本书的部分内容,并提出了宝贵的意见,在此表示感谢。感谢历届选取本课程的研究生对本书提出的意见和建议。本书在编撰过程中参考和引用的文献较多,未能一一列出,在此对这些作者表示真诚的感谢。科学出版社黄嘉编辑对本书的出版给予了关心与支持,在此也表示感谢。
由于水平有限,不妥之处在所难免,敬请读者批评指正。
李言荣,男,1962年7月生,四川射洪人,电子科技大学校长,中国工程院院士,电子薄膜与集成器件国家重点实验室主任,博士生导师,曾入选长江学者特聘教授并获得国家杰出青年基金,973项目技术首席,中共十七大代表。
长期从事电子材料与元器件的教学、科研和人才培养工作。承担973、863、自然基金、预研等项目,获国家技术发明二等奖2项,省部级一、二等奖各2项,发表刊物论文200余篇,主编教材/著作3本。
熊杰,男,1979年7月生,四川大竹人,电子科技大学教授,四川省特聘专家,教育部新世纪优秀人才,四川省千人计划,四川省杰出青年学术技术带头人。长期从事薄膜材料的教学、科研和人才培养工作,先后负责包括青年973项目、自然科学基金、国家863项目、总装预研、民口配套等10余项科研项目:授权中国发明专利12项:迄今在包括Nature Conmmunications,Physical Review Letters,Advanced Materials等国内外刊物上发表研究论文100余篇,SCI收录110多次、被SCI他引500余次。
第1章 凝聚态材料
1.1 凝聚态概述
1.1.1 晶体状态
1.1.2 非晶态
1.1.3 隹晶态
1.2 纳米材料
1.2.1 纳米材料科学和分类
1.2.2 纳米材料中的特殊效应
1.2.3 低维材料
1.2.4 纳米结构
1.3 超常材料
1.3.1 超常材料概述
1.3.2 左手材料
1.3.3 频率选择表面
1.3.4 光子晶体
1.3.5 声子晶体
1.3.6 可调超常材料
1.4 复合材料、梯度功能材料与智能材料
1.4.1 复合材料概述
1.4.2 复合效应
1.4.3 复合材料的结构参数
1.4.4 复合材料中的界面
1.4.5 复合材料的主要类型和发展动态
1.4.6 纳米复合材料
1.4.7 梯度功能材料
1.4.8 智能材料
1.5 软凝聚态材料
1.5.1 概述
1.5.2 软物质的基本特性
1.5.3 软物质的一些特殊性质
1.5.4 液晶
1.5.5 颗粒物质
主要参考文献
第2章 表面与界面
2.1 表面与界面的结构
2.1.1 表面概述
2.1.2 表面的原子结构
2.1.3 实际表面
2.2 晶粒间界和相界
2.2.1 堆垛层错和孪晶界面
2.2.2 晶粒间界
2.2.3 相界
2.2.4 多晶材料中的晶界现象
2.3 吸附与偏析
2.3.1 固体表面与原子的作用
2.3.2 物理吸附与化学吸附的特征
2.3.3 吸附曲线和吸附公式
2.3.4 表面杂质的偏析与耗尽
2.3.5 材料中的吸附与偏析现象
2.4 表面扩散与界面扩散
2.4.1 扩散概述
2.4.2 表面扩散
2.4.3 晶界扩散
2.4.4 界面间的基尔肯特扩散
2.5 表面力
2.5.1 主要的表面力
2.5.2 表面力在纳米粉体和MEMS中的作用
2.6 界面的连接
2.6.1 黏接
2.6.2 硅片键合
2.6.3 焊接
2.7 材料表面工程简介
2.7.1 表面工程
2.7.2 离子柬表面工程
2.7.3 激光表面工程
2.7.4 强流脉冲电子束表面工程
2.7.5 纳米表面工程
主要参考文献
第3章 相变
3.1 相变及其分类
3.1.1 相与相变
3.1.2 相变按热力学分类
3.1.3 按相变的方式分类
3.1.4 按相变时原子迁移特征分类
3.1.5 结构相变
3.2 非均匀相变
3.2.1 相变驱动力
3.2.2 成核
3.2.3 新相的长大
3.2.4 粗化
3.3 均匀相变
3.3.1 均匀相变的特点
3.3.2 金属合金中的均匀(连续)相变
3.3.3 均匀相变的图像
3.4 朗道相变理论
3.4.1 对称破缺
3.4.2 序参量
3.4.3 朗道的二级相变理论
3.4.4 朗道一德冯谢亚一级相变理论
3.5 材料中的相变
3.5.1 概述
3.5.2 有序一无序相变
3.5.3 无公度相变
3.5.4 调幅分解
3.5.5 共析转变和包析转变
3.5.6 马氏体相变和贝氏体相变
3.6 软模与相变
3.6.1 软模的概念
3.6.2 铁电相变的特征
3.6.3 晶格振动与软模
3.6.4 相变中的一些软模
3.6.5 弹性不稳定性与软声学模
3.6.6 JahnTeller效应
3.7 金属和陶瓷中的相变
主要参考文献
第4章 材料中的非线性现象
4.1 非线性科学与混沌
4.1.1 什么是非线性科学
4.1.2 确定性系统中的“无规”运动——混沌现象
4.1.3 混沌和混沌的基本特征
4.1.4 混沌现象的应用
4.2 材料中的分形
4.2.1 分形概述
4.2.2 分形的描述
4.2.3 分形的主要特征
4.2.4 表面分形
4.2.5 材料科学中的分形
4.2.6 自仿射分形和多重分形
4.3 耗散结构理论和自组装
4.3.1 平衡态与非平衡态
4.3.2 两种类型的非平衡态
4.3.3 耗散结构产生和特点
4.3.4 耗散结构理论在材料科学中的应用
4.3.5 自组织和自组装
4.3.6 分子自组装
4.3.7 流体自组装技术
4.3.8 基于SK生长模式的自组装生长量子点
4.4 逾渗和有效介质理论
4.4.1 逾渗
4.4.2 材料中的逾渗
4.4.3 有效介质理论
主要参考文献
第5章 材料中的元激发
5.1 元激发概述
5.2 声子和极化激元
5.2.1 晶格振动
5.2.2 声子
5.2.3 声子极化激元
5.3 表面等离激元和准电子
5.3.1 金属中的等离子振荡
5.3.2 局域表面等离激元
5.3.3 传导表面等离极化激元
5.3.4 传导表面等离极化激元的性质
5.3.5 表面等离激元的主要应用
5.3.6 准电子
5.3.7 费米液体与准电子
5.4 极化子
5.4.1 电子的自陷
5.4.2 极化子的类型
5.4.3 大极化子
5.4.4 小极化子
5.4.5 各种类型的极化子
5.4.6 双极化子
5.5 激子
5.5.1 激子的种类
5.5.2 激子的束缚能
5.5.3 激子的产生和影响激子的一些因素
5.5.4 激子效应
5.5.5 多重激子效应
5.6 自旋波与磁子
5.6.1 自旋波的形成
5.6.2 一维体系中的自旋波理论
5.6.3 自旋波的基本性质
5.7 孤波与孤子
5.7.1 孤波和孤波方程
5.7.2 孤子的特性
5.7.3 导电聚乙炔中的孤子
主要参考文献
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