凝聚态物理学科是研究凝聚态物质的微观结构、 运动状态、 物理性质及其相互关系的科学。目前自然科学研究领域中很多分支, 如金属物理学、 半导体物理学、 磁学、 低温物理学、 电介质物理学、 表面物理学、 非晶态物理学及低维固体物理学等都属于该科学领域, 可以说, 凝聚态物理是当今物理学中最庞大, 同时也是发展最为迅速的一个学科。其不但涵盖了物理和材料等众多基础学科的理论知识, 也包括了当前最先进的实验技术和高精尖科研器件作为研究手段, 研究内容从传统的晶体材料、 功能材料, 到独具特性的特种材料, 如氧化物超导体、 C60、 纳米管、 光子晶体等。
目前世界上对其研究已处于非常活跃的时期, 新的现象和概念不断涌现, 其理论的深度和广度不断得到拓展, 可以说许多重要的研究成果和尖端科技都从属于凝聚态物理学科, 如临界现象、 低维无序体系、 超导体、 量子相干现象、 非线性现象等。我国在这一前沿领域的研究也蓬勃开展起来, 人们对其的理解也不断深化。为配合我校研究凝聚态物理的学科需要, 为培养高水平凝聚态物理学和材料物理学人才, 建设好适应形势发展需要的凝聚态物理学科以及相关学科课程和教材体系, 这就要求对教材不断更新, 吸收最新的研究成果, 用更合理简洁的结构组织材料, 阐述理论, 以期适应社会和经济建设发展需要。
本书在体系上进行了全新的调整, 从理论计算体系出发, 延伸到相对独立的各个研究领域。第1章为计算材料学, 介绍了凝聚态物理学和材料科学的发展框架, 讲解了计算材料学的研究范畴、 基本思想和研究方法。第2章为无序系统电子输运, 介绍了无序系统的概念、 经典模型、 计算方法及其成功应用。第3章为超导电性, 介绍了超导电性的基本模型及效应, 以及高温超导体等研究热点。第4章为物质磁性, 系统介绍了磁性物质基本性质、 效应及电子理论。第5章为声子晶体, 介绍了声子晶体的概念以及弹性波理论, 声子晶体的带隙分析法、 缺陷结构分析, 并介绍了局域共振声子晶体和声子晶体的制备及测试。第6章为光子晶体, 介绍了光子晶体概念、 制备以及应用等。第7章为半导体微电子器件原理与工艺, 介绍了半导体材料应用和制备技术。第8章为有机电致发光器件原理与制备, 介绍了有机电致发光材料的发展、 工作原理及制备等。第9章为 纳电子原型器件特性与模拟, 介绍了纳电子器件的实验模型、 工作原理和应用等。第10章为功能薄膜材料, 介绍了薄膜的形成及导电机理、 典型应用等。
为了建设我校具有特色的研究生专业基础课教材, 该书各章均挑选在其领域内从事多年教学科研工作的学者、 教授编著, 选取适合自身情况的内容, 在总结研究讲义等基础上, 本着“内容先进, 体例完善, 集成优势, 体现特色”的原则, 分类整理撰写, 每章均力求抓住其领域内的发展趋势和研究热点, 以达到新颖实用的目的。此教材内容翔实, 系统性强, 弥补了我校凝聚态物理等专业研究生课程在此领域的一个空白。
考虑到材料科学等专业实际教学情况, 在内容安排上, 尽量做到深入浅出, 使学生可以抓住主要理论基础, 配合以相应的理论教科书, 以适应实际的教学需要。
在本书的写作过程中, 获得了多方面的支持和协助, 杨兵初、 郭光华、 李晓春、 朱开成、 曹建、 李宏建、 周继承教授根据研究组多年的教学科研经验总结编写了部分章节, 李燕峰、 刘小良和马松山老师编写了本书部分章节。由于我们的知识和水平有限, 编写教材的时间仓促, 许多地方会有错误和不妥之处, 敬请读者批评指正。
编 者
2009年6月
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