牛津大学研究生教材 固体缺陷理论 第1卷 绝缘体和半导体中缺陷的电子结构PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

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第一部分 完美固体3

第1章 晶体和格点几何3

1.1简介：晶体种类3

1.2单晶结构4

1.2.1 NaCl结构4

1.2.2 CsCl结构5

1.2.3 CaF2结构6

1.2.4金刚石和闪锌矿结构8

1.2.5纤维锌矿结构9

1.3几何性质：晶格势11

第2章 完美晶格的电子结构14

2.1基本方程和近似14

2.1.1静态晶格近似14

2.1.2单电子近似15

2.1.3考夫曼近似16

2.1.4交换近似17

2.1.5库仑关联18

2.2能带论22

2.2.1基本假设22

2.2.2能带结构：一般特征22

2.2.3能带结构：波函数26

2.2.4能带结构：例29

2.2.5电子空穴之间的对应33

第3章 晶格动力的力学36

3.1绝热近似36

3.1.1波恩-奥本海默近似36

3.1.2简并系统的绝热近似37

3.1.3绝热近似的精确程度38

3.2谐振子近似40

3.2.1简正模41

3.2.2简谐近似的一般结果42

3.2.3简谐近似的极限44

3.3偶极近似45

3.3.1简介45

3.3.2晶格动力学46

3.4原子间力模型48

3.4.1简介48

3.4.2离子晶体48

3.4.3价键晶体50

3.4.4部分离子晶体51

3.4.5稀有气体晶体52

3.5晶格动力学52

3.5.1色散曲线52

3.5.2态密度53

3.6电子-声子相互作用54

3.6.1海尔曼-费曼定理54

3.6.2电子-声子相互作用：退局域化情形55

3.6.3电子-晶格耦合的局域模型59

第二部分 孤立缺陷的电子结构65

第4章 有效质量理论65

4.1简介65

4.2简单的有效质量理论65

4.2.1缺陷晶格的基本方程65

4.2.2有效质量理论近似67

4.2.3 △（r）函数68

4.2.4有效质量方程69

4.2.5波函数70

4.2.6更复杂的能带结构71

4.2.7有效质量理论的矩阵元75

4.3量子缺陷方法76

4.4多体系统的有效质量理论77

4.4.1完美晶格的多体本征函数78

4.4.2缺陷晶格的基本方程79

4.4.3用严格多体态作基的方法80

4.4.4用哈特里-福克态为基的方法83

4.5有效质量近似的精确程度84

第5章 格林函数方法87

5.1简介87

5.1.1基的选择87

5.1.2格林函数87

5.1.3格林函数的矩阵元87

5.2束缚态：Koster-Slater模型90

5.2.1单带、单格点模型90

5.2.2本征值方程91

5.3共振态95

5.3.1格林函数97

5.3.2散射问题98

5.4具有辅极小值的能带结构103

5.4.1一般理论：布里渊区不同点的极小值104

5.4.2共振态105

5.4.3△？En的表示式107

5.5其他利用格林函数的方法108

5.5.1 Bassani， Iadinisi和Preziosi方法108

5.5.2 KKR和T矩阵方法109

5.6势的选择：格林函数方法的有效性112

第6章 变分法115

6.1简介115

6.1.1基本定理115

6.1.2少电子近似116

6.2正交性限制117

6.2.1调制能带函数117

6.2.2原子轨道方法118

6.2.3直接正交化119

6.2.4赝势方法121

6.2.5具有几个电子的缺陷126

6.3变分计算的精确程度126

6.4变分波函数的选择130

第7章 分子方法和模型计算133

7.1简介133

7.2一般方法133

7.2.1分子轨道和价键方法133

7.2.2单态和三态的分离135

7.2.3定域键和杂化136

7.3近似方法138

7.3.1矩阵元近似138

7.3.2半经验方法141

7.3.3模型计算144

7.4弱共价146

7.5定域轨道方法149

7.5.1密度算符150

7.5.2自洽解152

7.5.3轨道条件153

7.5.4定域轨道方法的应用155

7.5.5近似方法和定域轨道157

第8章 缺陷系统的晶格畸变159

8.1简介159

8.2线性耦合161

8.3缺陷附近的定态畸变164

8.3.1线性响应的形式理论164

8.3.2计算定态畸变的方法166

8.3.3源自点缺陷的长程畸变181

8.4姜-泰勒不稳定性186

8.4.1导言：准分子假设186

8.4.2势能面187

8.4.3定态和动力学的姜-泰勒效应197

8.4.4电子算符的矩阵元：Ham效应218

8.5其它反对称系统223

8.5.1简介223

8.5.2快转动和慢转动极限224

8.5.3转动系统的其它能级229

8.5.4转动系统势的选择230

8.6束缚极化子231

8.6.1简介231

8.6.2弱电子-晶格耦合233

8.6.3中等耦合：更高等模型237

8.6.4强耦合248

8.6.5 Toyozawa-Haken-Schottky模型250

8.6.6束缚极化子辅助的局域声子模式252

8.6.7束缚极化子：最终评注253

第9章 一般结束256

9.1简介256

9.2束缚态数目256

9.3基态本质259

9.4能级顺序262

9.5标度关系和维里定理264

9.6小结266

第三部分 缺陷可观测性质的计算271

第10章 光学性质271

10.1原子的光吸收271

10.2固体色心的光学性质276

10.3 Condon近似277

10.4线形函数280

10.5 Smakula公式和有效场修正282

10.6爱因斯坦系数和细致平衡原理289

10.7电子-晶格相互作用的线形函数291

10.7.1简介291

10.7.2线性电子-晶格耦合294

10.7.3超出线性耦合309

10.8矩方法310

10.8.1简介310

10.8.2非简并态：线性和二次耦合312

10.8.3位形坐标图315

10.9禁戒跃迁：非简并态317

10.10电子简并320

10.10.1简介320

10.10.2简并导致的光学能带劈裂323

10.10.3具有轨道简并的Huang-Rhys因子328

10.10.4反共振328

10.11缺陷的光致电离331

10.11.1简介331

10.11.2导带依赖333

10.11.3缺陷波函数依赖334

10.11.4声子辅助的光致电离340

第11章 非完美晶格动力学342

11.1简介342

11.2和电子型缺陷系统比较345

11.3线性链中的缺陷345

11.4经典格林函数方法348

11.5热力学格林函数方法350

11.5.1简介350

11.5.2运动方程351

11.5.3关联函数353

11.6响应函数354

11.6.1简介354

11.6.2和经典格林函数的关系355

11.6.3从外力的能量吸收356

11.7各项同性杂质359

11.8渐近展开361

11.8.1局域模363

11.8.2局域模的存在365

11.8.3局域模边界368

11.8.4低频共振模368

11.8.5局域模的非谐振性和共振370

11.9红外吸收375

11.9.1偶极矩375

11.9.2同极晶格的荷电缺陷376

11.9.3极性晶格的荷电缺陷377

11.10 T矩阵382

11.11热导率383

11.11.1引言：弛豫时间383

11.11.2长波长极限：瑞利散射385

11.11.3峰值定理386

11.11.4小结和与红外吸收相比较389

第12章 外场及其效应390

12.1简介390

12.2电场和光场：斯塔克效应390

12.2.1线性和二次型斯塔克效应简介390

12.2.2线性斯塔克效应392

12.2.3电场对波函数的效应395

12.2.4电场作用下缺陷的重定向397

12.2.5外加光场397

12.2.6次级辐射：拉曼效应和过热发光400

12.3磁场：塞曼效应402

12.3.1简介402

12.3.2原子和有效质量系统中的塞曼效应403

12.3.3线性塞曼效应：一般缺陷413

12.3.4法拉第转动及其相关现象416

12.4应力场422

12.4.1能级的应力效应423

12.4.2波函数的应力效应426

12.5电子-晶格强耦合：矩方法428

12.5.1简介428

12.5.2零声子线428

12.5.3宽带跃迁429

12.5.4拉曼效应434

12.5.5刚性移动假说437

第13章 电子-自旋共振438

13.1简介438

13.2自旋哈密顿量439

13.3塞曼效应442

13.3.1轨道角动量444

13.3.2 g-因子举例447

13.4零场劈裂450

13.5电子-原子核相互作用：超精细结构455

13.5.1各项同性超精细相互作用457

13.5.2各项异性超精细相互作用462

13.5.3原子核矩和电子轨道矩的耦合465

13.6四极相互作用466

13.6.1电场梯度467

13.7利用自旋共振测量晶体畸变473

第14章 非辐射过程和自由载流子与缺陷的相互作用477

14.1简介477

14.2非辐射跃迁477

14.2.1一般理论477

14.2.2顺磁弛豫490

14.2.3共振和非共振吸收501

14.2.4零声子线的温度依赖505

14.3传导电子的散射512

14.3.1简介512

14.3.2极限情形514

14.3.3被中性杂质散射515

14.3.4被已电离杂质散射517

14.3.5其他途径519

14.4固体中的电子捕获520

14.4.1简介520

14.4.2利用声子发射捕获522

14.4.3 Auger效应及相关现象539

14.5动力学547