凝聚態物理學叢書·典藏版：晶體位錯理論基礎（第1捲） 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　位錯理論起源於用彈性體中位錯的行為來解釋晶體的範性性質，爾後發展成為晶體缺陷理論的一個重要獨立部分。現代位錯理論已是金屬力學性質微觀理論的基礎，位錯與固體各種結構敏感的物理性質都有相當的聯係，在理論上也取得瞭若乾新進展，《凝聚態物理學叢書·典藏版：晶體位錯理論基礎（第1捲）》內容是位錯理論的基礎，分為兩捲齣版，第1捲主要論述位錯的經典彈性理論、點陣理論以及特定具體點陣中位錯的精細結構；第2捲介紹位錯與點缺陷的相互作用，位錯攀移理論，位錯集閤與位錯間界，位錯在固體物理性質中的作用，大形變問題及一些新進展。
　　《凝聚態物理學叢書·典藏版：晶體位錯理論基礎（第1捲）》可作為大專院校金屬物理、固體及固體理論方麵的高年級學生和研究生的教學用書或參考書；也可供有關方麵的教師和研究人員參考，從事金屬及其他材料研究和開發的科技人員閱讀《凝聚態物理學叢書·典藏版：晶體位錯理論基礎（第1捲）》也是十分有用的。

內頁插圖

目錄

引論

第一章 位錯的基本性質
§1．1 刃型位錯和螺型位錯
§1．2 位錯的普遍定義
§1．3 晶體缺陷和Burgers矢量
§1．4 廣義的位錯
§1．5 位錯的運動
§1．6 位錯綫上的割階和扭摺
§1．7 位錯源：位錯的增殖
§1．8 位錯間界和位錯群
一般性參考文獻

第二章 各嚮同性介質中的直綫位錯
§2．1 螺型位錯
§2．2 刃型位錯
§2．3 作用在位錯上的力
§2．4 自由錶麵：鏡像力問題
§2．5 平行直綫位錯間的相互作用能
一般性參考文獻

第三章 備嚮同性介質中的位錯環
§3．1 位錯位移場的Burgers公式
§3．2 位錯應力場的Peach-Koehler公式
§3．3 彈性能量；Blin公式
§3．4 作用在位錯綫元上的力
一般性參考文獻

第四章 若乾具體結果
§4．1 無限小位錯環
§4，2有限位錯圓環
§4．3 摺綫位錯的彈性場
§4．4 位錯的生成元
§4．5 直位錯綫段的應力場
§4．6 兩個直綫位錯之間的相互作用
§4．7 共軸位錯圓環間的相互作用
§4．8 非平行直位錯綫段的相互作用
§4．9 分段直綫位錯組態的能量
§4．10 位錯的自力與綫張力
§4．11 再論錶麵問題
一般性參考文獻

第五章 備嚮異性介質中的位錯
§5．1 Eshelby的方法
§5．2 對稱性和解的簡化
§5．3 應用於六角晶係和立方晶係
§5．4 Willis的方法
§5．5 有限直位錯綫段的彈性場
§5．6 Brown公式
§5．7 Stroh錶述法和有關的關係
§5．8 積分錶示
§5．9 直綫位錯及有關公式
§5．10 Gavazza關於位錯自力的計算
一般性參考文獻

第六章 運動位錯的性質
§6．1 勻速運動的螺型位錯
§6．2 勻速運動的刃型位錯
§6．3 自能和有效質量
§6．4 勻速運動的散布位錯
§6．5 非勻速運動離散直綫位錯
……

第七章 位錯的連續分布理論
第八章 晶體點陣中的位錯
第九章 密積結構：麵心立方
第十章 六角密積、體心立方和共價結構
第十一章 其它結構中的位錯

附錄A 彈性力學的幾個問題

前言/序言

　　本書謹獻給金屬物理方麵的讀者，也獻給固體物理方麵的讀者，
　　位錯理論的發展與晶體力學性質的微觀理論有著極密切的聯係，但它們是兩個不同的課題，本書主要在於闡述位錯理論的基礎，至於若乾有關晶體力學性質的問題是作為問題的提齣及理論的應用去處理，隨著力學性質的實驗和理論的發展，肯定還會要以位錯及其它晶體缺陷的基本理論為依據，提齣更多精細具體的微觀模型和機製，應用於說明或預測晶體力學性質的各種現象，這顯然是一個廣大的研究領域，但本書隻是錶述位錯理論基礎，而無意深入涉及後麵這個重要的、廣泛的、實際的工作領域，這應是另一部專著的主題。
　　另一方麵，位錯作為一種實際存在於晶體之中的結構缺陷，也有人把它看作是晶體中的一種拓撲性元激發，它與固體中其它類型的元激發，例如電子和聲子，必定發生不容忽視的相互作用；從而對於，例如，固體的電學性質、磁學性質、超導電性質，以及光學性質等産生一定程度的影響。過去固體物理學傢對位錯不甚重視，或者說位錯理論未引起多數固體物理學傢的理解和重視。但隨著學科的發展，這種情況正在發生改變，闡明位錯對於各種固體物理性質的影響的工作日益積纍增多，本書筆者希望在這個方嚮上，即在引起國內的固體物理學傢們對位錯及其他晶體缺陷的注意和興趣的方嚮上做一點初步的工作，並給他們提供有關位錯的必要的基礎知識。
　　筆者於二十餘年前曾和錢臨照教授編寫過一篇題為《晶體中位錯理論的基礎》的長篇總結論文。內容比較偏重於基本概念和幾何結構方麵，爾後，即有編寫一本較全麵的位錯理論專書的想法。奈以人事變遷，歲月蹉跎，至今方能著筆。
　　本書計劃分為第一、二捲兩捲，第一捲處理位錯理論最基本的內容，即彈性理論和幾何理論。第二捲包含更廣泛深入的若乾課題，即點缺陷與位錯的相互作用和位錯動力學，各種位錯集閤組態，點陣轉變，位錯與固體的物理性質，嚮錯，大形變問題，以及一些新的發展。
　　本書力求成為在讀者的研究工作中是有用的，或者說，希望當讀者在自己的研究課題中需要作有關定量計算或分析時能夠實際應用本書所論述的方法和導齣的公式，希望能縮短讀者檢索研讀原始文獻與進入自己課題之間的距離。筆者無意在科技齣版物目錄中增加一本普及位錯學說的教材，
　　本書是在錢臨照教授和馮端教授指導、關懷與鼓勵之下編寫的，並承馮端教授全文審閱，提齣極其寶貴的意見，筆者在此錶示深切感謝。
　　柯俊教授、郭可信教授、馬如璋教授、肖紀美教授、肖治綱同誌、田中卓同誌等對本書提齣瞭重要意見，給予瞭熱情支持，沒有他們的支持，本書是不可能完成的，筆者錶示衷心感謝。

凝聚態物理學叢書·典藏版：理論與應用前沿探索（第N捲） ——聚焦新材料、量子現象與前沿模擬技術 本書簡介 本捲叢書（第N捲）聚焦於當前凝聚態物理學領域最具活力和顛覆性的研究方嚮，旨在係統梳理並深入剖析近年來在拓撲物態、強關聯電子係統、新型低維材料的量子輸運以及先進計算方法在材料設計中的應用等方麵取得的重大突破。它並非對某一特定子學科的詳盡專著，而是一部麵嚮研究人員、高年級研究生和跨學科科學傢的綜閤性前沿報告與理論指南。 第一部分：拓撲與非傳統序的量子幾何 本部分深入探討瞭超越傳統能帶理論描述的拓撲量子物質。我們避開瞭晶體結構缺陷的經典討論，轉而聚焦於拓撲不變量如何定義和區分不同的量子物態。 1. 拓撲絕緣體與半金屬的能帶拓撲 重點闡述瞭Chern數、Z2不變量等拓撲指標的物理內涵及其在描述拓撲相變中的核心作用。詳細分析瞭如何通過角動量守恒、反演對稱性保護下的邊界態（如狄拉剋錐、外爾點）的理論構建。內容覆蓋瞭磁性拓撲絕緣體中手性邊緣態的産生機製，以及拓撲半金屬（如狄拉剋和外爾半金屬）中獨特的費米弧和錶麵態的實驗觀測與理論解釋。強調瞭拓撲保護的魯棒性如何使其在信息傳輸和器件應用中展現齣巨大潛力。 2. 拓撲超導與馬約拉納費米子 本章深入探討瞭拓撲超導體的構建及其核心特徵——無能隙的馬約拉納零能模（MZMs）。討論瞭實現拓撲超導的幾種主要途徑，包括半導體-超導體異質結的構建、鐵基超導體中的配對機製，以及二維材料界麵處的耦閤效應。重點分析瞭如何利用掃描隧道顯微鏡（STM）或輸運測量在渦鏇中心或納米綫末端辨識和確認這些非阿貝爾任意子的存在，並展望瞭它們在容錯量子計算中的應用前景。 第二部分：強關聯電子係統的非傳統激發態 本部分聚焦於電子之間的相互作用（關聯效應）成為主導物理行為的係統，這些係統往往展現齣超越單粒子理論的復雜有序態和新奇動力學行為。 1. 莫特絕緣體與電荷/軌道序 詳細分析瞭Hubbard模型及其衍生模型（如$t-J$模型）在描述強關聯係統中的重要性。探討瞭在不同填充因子和相對強度下，係統如何從金屬態轉變為莫特絕緣體。重點闡述瞭電荷密度波（CDW）和軌道有序的競爭與共存現象，以及這些有序態如何影響材料的電學、磁學和超導性質。 2. 高溫超導的非傳統機製探索 在傳統BCS理論失效的背景下，本章集中討論瞭d波、p波配對等非常規超導的理論模型。著重分析瞭鐵基超導體中的多帶效應和銅氧化物超導體中“娘娘腔”（strange metal）區域的輸運特性。探討瞭電子-電子散射、自鏇漲落以及聲子輔助機製在非常規配對中的相對貢獻，試圖揭示高溫超導的普適性物理圖像。 第三部分：低維與界麵物理的量子輸運 隨著維度降低和界麵工程的深入，材料展現齣獨特的量子尺寸效應和界麵耦閤現象。本部分關注二維材料及其異質結中的電子行為。 1. 二維材料的電子結構調控 詳細考察瞭石墨烯、過渡金屬硫化物（TMDs）等二維材料的獨特電子結構。討論瞭範德華異質結（Van der Waals Heterostructures）的構建原理，如何通過層間堆疊角度（如魔角石墨烯中的“魔角”）實現能帶結構的劇烈重構，從而誘導齣平帶（Flat Bands）和關聯態。 2. 量子霍爾效應與分數霍爾效應的界麵錶現 本章探討瞭在強磁場下二維電子氣中的朗道能級理論及其在高麯率、低維度係統中的修正。重點分析瞭分數量子霍爾效應中多體激發態的激發譜和復閤費米子理論的適用性。同時，討論瞭在非磁性係統中如何利用電場調控或界麵幾何約束來模擬或實現具有特定拓撲特徵的霍爾態。 第四部分：計算凝聚態物理的前沿方法 本部分不再關注實驗觀測或解析模型，而是探討支撐現代研究的計算工具與模擬範式的最新進展。 1. 基於機器學習的材料特性預測 詳細介紹瞭密度泛函理論（DFT）計算的局限性及其在處理強關聯體係時的瓶頸。重點闡述瞭如何利用圖神經網絡（GNN）和深度學習模型，從材料的化學成分或晶體結構中直接學習並預測其電子能帶結構、相變溫度和催化活性，極大地加速瞭新型功能材料的篩選過程。 2. 動力學模擬與非平衡態研究 討論瞭從第一性原理齣發的分子動力學（AIMD）在研究材料在極端條件（高溫、高壓）下的結構弛豫和動力學過程中的應用。重點介紹瞭非平衡態格林函數（NEGF）方法在精確模擬納米器件中電子注入、散射和隧穿過程中的優勢，尤其是在分析量子點、分子電子學器件的瞬態響應方麵。 --- 本書特色 本捲叢書繼承瞭“凝聚態物理學叢書·典藏版”一貫的嚴謹性與前瞻性。它力求在理論深度和廣度上達到平衡，全麵覆蓋瞭當前凝聚態物理研究中脫離傳統晶格動力學與基本晶體缺陷理論範疇的核心熱點。每一章節均由該領域的資深專傢撰寫，確保瞭內容的權威性和最新性，是理解21世紀凝聚態物理發展脈絡不可或缺的參考書。