本书涉及了量子力学、统计物理、固体物理及半导体物理方面的基本知识。内容包括：微观粒子的状态、晶体中原子状态、晶体中的电子状态和半导体中电子的状态等。主要描述了量子力学的基本原理和大量微观粒子的统计分布；晶体中电子、原子运动的普遍规律及能带的概念；半导体中载流子运动的特点及载流子的控制原理及方法。 各章均附有习题。 本书将量子力学、统计物理、固体物理及半导体物理等有关内容有机地结合起来，并用生动通俗的方式叙述和讲解相关知识。在重视传统知识架构和知识点的基础上，还适当增添了少量人文色彩，参考了新兴的科普作品，加入了实用的软件介绍。人员参考。

前 言 “电子工程物理基础”涉及了量子力学、统计物理、固体物理及半导体物理等方面的有关基本知识内容。 量子力学、统计物理、固体物理一直是综合性大学物理系的重要理论基础课。随着现 代科学技术的发展需要大量的、多种多样的新材料、新器件，这些新材料和新器件利用了固 体各方面的性质。这就要求工科院校相关专业的学生应具备有关理论基础知识。所以，多年 来大多数工科院校的电子工程及有关专业类普遍开设了量子力学、统计物理、固体物理和半 导体物理的课程。编者在多年的教学实践中感到，从工科院校电子工程等专业类的培养目标、课程设置以及学生对理论基础知识需求的深度、广度来看，都与理科院校物理系存在很大 的差异。因此，沿用过去的模式，分门别类去讲授这几门课,显然难以适应工科院校的特点及专业方向的发展物理。此外，这几门课本身有着内在的联系，量子力学、量子统计是学习固体物理的基础，而半导体又是固体物理的一个重要分支。基于上述原因，我们尝试着将这几门课中有关内容有机地整合，作为一门课讲授。为此，编写了这本配套的教材“电子工程物理基础”。 本教材在2002年出版后,便用多届效果不错,并于2006年被正式划入“普通高等教育‘十一五’国家级规划教材”。 本教材以非物理专业的本科生为主要对象，重在讲解最基本的物理概念和物理思想。本次的教材修改注重避开较高深的数学知识，深入浅出，强调激发思考兴趣的培养。如在介绍第1章量子力学时，我们注重烘托与之相衬的思维革命的氛围，使同学们意识到原来一切传统都已被颠覆，然后自然提出“究竟物体中的原子和电子是什么样”的问题。第2章和第3章便分别回答这两个问题，并试图用已经讲过的量子力学原理，而不是复杂公式，去引导同学们适应这种新的思维习惯。第4、第5章讲到半导体物理和技术的时候，则突出人们渴望把知识转为实用的心情，用“如何驾驭电子和原子”这个问题贯穿始末，激发读者的学习兴趣。 在全书在结构安排上，努力尝试“两点一线”的做法。一点是历史，一点是现实，以历 史和逻辑为线索，一步步织出理论轮廓，最后形成完整的知识图案。在重视传统知识架构和 知识点的基础上，还适当增添了少量人文色彩，参考了新兴的科普作品，加入了实用的软件 介绍。 “电子工程物理基础”教材力图将量子力学、统计物理、固体物理及半导体物理等基础知识有机地结合起来，并用生动、通俗的方式叙述和讲解相关知识。希望通过本教材的学习，读者能意识到，理论并不只是旧书架上的古董，而是技术之源，创新之本，发展之实。总的来说，使读者知道知识是谁，从何而来，向何而去，是我们的宗旨。期待能为此目标，在众位老师和同学读者的批评和指导下，于实践中反复历练，尽善尽美。 本次重编，第1章增加了在量力学方面的最新发展及例题。第2章进行了小节内容调整，合并及充实，对晶体结构方面的内容细化讲解，增加例题，同时增加了2. 5节，介绍能带结构的数值计算方法。第3~4章也进行各小节的内容细化，增加应用案例和例题。第5章增加了半导体新材料新器件及其应用。 考虑到不同学校不同专业对该课程的教学要求不尽相同，本教材使用时可分两种类型进行讲授，一种方式是主要讲前3章，为32~48学时。后两章关于半导体物理和技术方面的内容作为前3章基本知识的应用实例简单提一下，让读者根据需要自学；因为，许多学校在后续还开设“半导体物理学及相关课程”。另一种方式5章全讲，约64学时。 本教材的第一版由东南大学唐洁影、刘柯林、汪开源三位执笔。 本次由东南大学唐洁影、宋竞对原教材进行重编。 编者 2011年2月于南京

目 录 第1章 微观粒子的状态 1. 1 微观粒子的力学 1. 1. 1 实与虚 1. 1. 2 经典物理 1. 1. 3 量子的发现 1. 1. 4 量子力学的诞生 1. 1. 5 正统解释 1. 2 单个微观粒子的状态 1. 2. 1 哈密顿力学 1. 2. 2 薛定谔方程 1. 2. 3 物理量与算符 1. 2. 4 势阱模型 1. 2. 5 谐振子模型 1. 2. 6 氢原子模型 1. 2. 7 势垒模型 1. 2. 8 微扰问题 1. 3 大量微观粒子的状态 1. 3. 1 经典统计分析原理 1. 3. 2 麦克斯韦—玻耳兹曼分布 1. 3. 3 玻色—爱因斯坦分布 1. 3. 4 费米—狄拉克分布 1. 3. 5 与其他力学的联系 1. 4 量子场论 问题与习题 第2章 晶体中原子的状态 2. 1 固体原子的结合 2. 1. 1 原子间的力 2. 1. 2 原子间的键 . 2 晶体原子的排列 2. 2. 1 晶体和非晶体 2. 2. 2 晶体的几何结构 2. 2. 3 晶体的物理结构 2. 2. 4 晶格的倒易结构 2. 3 晶体原子的振动 2. 3. 1 近似与简化 2. 3. 2 经典理论 2. 3. 3 量子理论 2. 4 晶体的热学性质 2. 4. 1 晶格振动的热容量 2. 4. 2 晶格振动的热膨胀 2. 4. 3 晶格振动的热传导 问题与习题 第3章 晶体中的电子状态 3. 1 金属中的电子 3. 1. 1 金属电子气 3. 1. 2 电子的统计分布 3. 1. 3 电子的热容 3. 2 晶体中的电子—普遍解 3. 2. 1 全模型 3. 2. 2 近似和简化 3. 2. 3 布洛赫波函数 3. 2. 4 能带与能带论 3. 3 晶体中的电子—具体解 3. 3. 1 近自由电子近似 3. 3. 2 紧束缚近似 3. 3. 3 其他近似算法 3. 3. 4 常用软件 3. 4 外界作用下的电子 3. 4. 1 电子跃迁 3. 4. 2 电子输运 问题与习题 第4章 半导体中电子的状态 4. 1 电子的分布 4. 1. 1 载流子 4. 1. 2 载流子的分布 4. 1. 3 载流子的数量 4. 2 载流子的调节 4. 2. 1 本征半导体 4. 2. 2 掺杂半导体——原理 4. 2. 3 掺杂半导体——计算 4. 3 载流子的复合 4. 3. 1 非平衡少子的寿命 4. 3. 2 直接复合 4. 3. 3 间接复合 4. 3. 4 表面复合 4. 4 载流子的散射 4. 4. 1 晶格振动散射 4. 4. 2 电离杂质散射 4. 5 载流子的漂移 4. 5. 1 迁移率 4. 5. 2 电导率 4. 5. 3 强电场效应 4. 6 载流子的扩散 4. 6. 1 净扩散 4. 6. 2 内建电场 4. 7 载流子的完整运动 问题与习题 第5章 半导体中电子的控制 5. 1 半导体与外界作用 5. 1. 1 半导体与热 5. 1. 2 半导体与光 5. 1. 3 半导体与磁 5. 1. 4 半导体与力 5. 2 半导体与金属 5. 2. 1 接触能带图 5. 2. 2 整流接触 5. 2. 3 欧姆接触 5. 3 半导体与半导体 5. 3. 1 pn结 5. 3. 2 pn结的常规特性 5. 3. 3 pn结的异常特性 5. 3. 4 异质结 5. 4 半导体与绝缘体 5. 4. 1 绝缘栅结构 5. 4. 2 介质电荷 5. 4. 3 表面态 问题与习题 附录 常用物理常数 参考文献

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