本书全面而系统地阐述了电子材料与器件的基础理论和各类功能材料与器件的原理和性能。全书分为上、下两册:上册为理论篇,主要阐述电子材料与器件涉及的基础理论,内容包括材料科学基础概论、固体中的电导和热导、量子物理基础和现代固体理论;下册为应用篇,主要讨论各种功能材料与器件的原理与性能,内容包括半导体、半导体器件、电介质材料与绝缘、磁性与超导性、材料的光学特性等专题。
本书适合作为高等院校电子科学与工程、电气科学与工程、材料科学、应用物理、计算机、信息处理、自动控制等相关学科的高年级本科生或研究生的专业课程教材,也可作为相关领域的科学家、工程师和高校师生的参考用书。

译者序
前言
上册(理论篇)
第1章 材料科学的基本概念
1.1 原子结构和原子数
1.2 原子质量和摩尔
1.3 固体中的键及类型
1.3.1 分子和成键基本原理
1.3.2 共价键晶体:金刚石
1.3.3 金属键:铜
1.3.4 离子键晶体:盐
1.3.5 弱键
1.3.6 混合键
1.4 分子动力学理论
1.4.1 平均动能和温度
1.4.2 热膨胀
1.5 分子速率与能量分布
1.6 热,热涨落与噪声
1.7 热激活过程
1.7.1 阿累尼乌斯反应速率方程
1.7.2 原子扩散及其扩散系数
1.8 晶体结构
1.8.1 晶体的种类
1.8.2 晶向和晶面
1.8.3 同素异形体和碳单质
1.9 晶体缺陷及其意义
1.9.1 点缺陷:空位和杂质
1.9.2 线缺陷:刃位错和螺位错
1.9.3 面缺陷:晶界
1.9.4 晶体表面和表面性质
1.9.5 化学计量、非化学计量和缺陷结构
1.10 单晶的切克劳斯基生长法
1.11 玻璃和非晶态半导体
1.11.1 玻璃和非晶态固体
1.11.2 单晶硅和非晶硅
1.12 固溶体和二相固体
1.12.1 同构固溶体:同构合金
1.12.2 相图:Cu-Ni合金和其他同构合金
1.12.3 区熔提纯和硅单晶的提纯
1.12.4 二元低共熔相图和Pb-Sn合金
附加的专题
1.13 布拉维格子
术语解释
习题
第2章 固体中的电导和热导
2.1 经典理论:德鲁德模型
2.1.1 金属与电子电导
2.2 温度与电阻率的关系:理想纯金属
2.3 马希森定则与诺德海姆定则
2.3.1 马希森定则与电阻温度系数(α)
2.3.2 固溶体与诺德海姆定则
2.4 混合物与多孔物质的电阻率
2.4.1 多相混合物
2.4.2 两相合金(银镍合金)电阻率与电接触
2.5 霍尔效应与霍尔器件
2.6 热导
2.6.1 热导率
2.6.2 热阻
2.7 非金属的电导率
2.7.1 半导体
2.7.2 离子晶体与玻璃
附加的专题
2.8 趋肤效应:导体的高频电阻
2.9 金属薄膜
2.9.1 金属薄膜中的电导
2.9.2 薄膜的电阻率
2.10 微电子器件中的互连
2.11 电迁移与布莱克方程
术语解释
习题
第3章 量子物理基础
3.1 光子
3.1.1 光的波动性
3.1.2 光电效应
3.1.3 康普顿散射
3.1.4 黑体辐射
3.2 电子的波动性
3.2.1 德布罗意关系
3.2.2 定态薛定谔方程
3.3 无限深势阱:束缚电子
3.4 海森伯测不准原理
3.5 隧道现象:量子泄露
3.6 势能箱:三个量子数
3.7 类氢原子
3.7.1 电子波函数
3.7.2 量子化的电子能量
3.7.3 轨道角动量和空间量子化
3.7.4 电子自旋和本征角动量S
3.7.5 电子的磁偶极矩
3.7.6 总角动量
3.8 氦原子和元素周期表
3.8.1 氦原子和泡利不相容原理
3.8.2 洪特规则
3.9 受激辐射与激光器
3.9.1 受激辐射与光子放大
3.9.2 氦-氖激光器
3.9.3 激光器输出光谱
附加的专题
3.10 光纤放大器
术语解释
习题
第4章 现代固体理论
4.1 氢分子:分子轨道成键理论
4.2 固体能带理论
4.2.1 能带形成
4.2.2 能带中电子的性质
4.3 半导体
4.4 电子有效质量
4.5 能带中的状态密度
4.6 统计:粒子体系
4.6.1 玻耳兹曼经典统计
4.6.2 费密-狄拉克统计
4.7 金属的量子理论
4.7.1 自由电子模型
4.7. 2金属中的电导
4.8 费密能的意义
4.8.1 金属-金属接触:接触势
4.8.2 塞贝克效应和热电偶
4.9 热电子发射和真空管器件
4.9.1 热电子发射:理查森-杜什曼方程
4.9.2 肖特基效应和场发射
4.10 声子
4.10.1 简谐振子和点阵波(格波)
4.10.2 德拜热容
4.10.3 非金属的热传导
4.10.4 电导率
附加的专题
4.11 金属的能带理论:晶体中的电子衍射
4.12 热膨胀的格林爱森模型
术语解释
习题

第1章 材料科学的基本概念①
对于物质基本构造单元的认识已成为人类*有兴趣并努力研究的方向之一。在量子力学以及材料中电子和原子核之间静电作用的基础上,我们对原子间相互作用的理解已经使我们可以相当容易地解释物质的宏观性能。材料的诸多性能可以用材料科学的经典论述来解释。在本章和第2章,我们通过经典的观点论述材料中的相互作用,并引入许多基本概念。这些概念没有涉及任何量子力学理论,量子力学作为现代物理的主要内容将在第3章中介绍。尽管材料的很多有用的工程性能几乎可以不用量子力学来处理,但如果没有现代物理的话,发展电子材料与器件科学却是不可能的。
1.1 原子结构和原子数
用来理解原子综合性能的原子模型涉及到量子力学,量子力学的内容将在第3章介绍。现在,我们将简单地接受以下被称为壳模型的基于玻尔模型(1913)的一个简化而直观的原子模型。
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