前言

固体物理是近代物理学的重要组成部分之一，是包含电子科学与技术在内的诸多学科的基础。本书是清华大学电子信息科学与技术大类本科生核心课“固体物理基础”教材。
电子信息科学与技术大类的专业方向是以物理和数学为基础，研究通过电磁形式表达信息的基本规律，以及运用这些基本规律实现电子信息系统的方法； 涵盖物理电子学与光电子学、电路与系统、电磁场与微波技术、通信与信息系统、信号与信息处理、复杂系统与网络等研究领域，涉及各类电子/光子的系统，这些系统又是由各种电子/光子器件构成的。无论是电子器件还是光子器件，它们的工作原理都离不开电磁场与物质的相互作用，主要是各种波段的电磁场与物质中电子的相互作用。只有了解了构成器件的物质中电子的运动规律，才能知道如何控制电磁场与电子的相互作用，从而设计出具有各种功能的器件，构建起满足实际应用需求的系统。
本书主要诠释固体中电子的运动规律，同时给出晶格振动的分析。运用量子力学的理论，描述原子结合、晶体结构、能带理论、晶格振动等固体物理学的核心概念和理论; 在此基础上，推导出固体的电学、磁学、热学、光学特性。学生通过“固体物理基础”课程的学习，不仅可以掌握本学科相关主要物质材料的结构、特性，为理解电子/光子器件的工作原理打下基础，还将建立起对物质世界正确的认识方法。理解物质世界是“测不准”的、非确定性的、量子化的，又是相互联系、相互作用的，物质与电磁场的相互作用是构成各种器件的基础; 同时认识到人类对物质世界的认识是不断发展的，了解固体物理学的发展脉络，把握物质材料及其结构研究的前沿，激发在新器件和新系统研发中的创新思维。
本书力求把固体物理的知识体系化、结构化，以薛定谔方程贯穿始终，给出固体物理的知识结构以及各个基本概念之间的相互联系。同时，针对电子信息科学与技术大类的专业特点调整了内容顺序。与多数的固体物理教材不同，本书将晶格振动格波以及热特性的内容放到电子能带理论和固体电特性的章节之后，这样既有利于理解声子这种准粒子能带的概念，也便于电子信息类专业的学生集中掌握电子运动规律及固体电特性。另外，本书突出物理概念的描述，略去了一些冗繁的公式推导，同时没有涉及赝势、相图等固体物理学中更深层次的内容。需要进一步深入学习的读者，请参考固体物理学的相关著作。
清华大学电子工程系冯雪副教授、汪莱副教授、孙长征教授、盛兴副教授参加了本课程的授课工作和讲义内容的讨论，张巍教授、刘仿教授为第9章内容的编写提供了帮助，天津大学胡小龙教授对第6章、第8章的编写提出修改建议，电子工程系教学实验中心马晓红教授、吕晖、龚颖等老师及电子工程系部分研究生协助了教材的编写工作，完成了课堂录像和文字整理工作，在此一并表示衷心的感谢！
由于本人水平有限，书中难免有错误和不妥之处，恳请读者批评指正。
黄翊东2022年10月








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