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P. G. de Gennes，J. Prost 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040476224

商品编码：14021125566

包装：平装-胶订

出版时间：2017-06-01

基本信息

书名：液晶物理学(第二版)

：119.00元

作者：P. G. de Gennes, J. Prost 孙政

出版社：高等教育出版社

出版日期：2017-06-01

ISBN：9787040476224

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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导语_点评_推荐词

内容提要

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本书译自德热纳和J.Prost合著的The Physics of Liquid Crystals，Second Edition。本书系统地总结和概括了液晶物理学的理论基础和重要课题，详细讨论了液晶的四种主要类型——向列相、胆甾相、近晶相和柱状相的结构、有序性、相变、缺陷和织构以及弹性性质、光学性质、电学性质、磁学性质、表面性质和流体力学性质等。本书高屋建瓴，内容广泛，理论推导严格、简洁，物理思想深刻、清楚，并且整理了许多实验结果。*版一经出版，立即受到国际液晶界的高度推崇和欢迎，被誉之为液晶界的“圣经”，成为液晶研究领域的一部性的**著作。第二版增加了大量的数学推演，这也使得本书在理论上更加严谨。本书既可作为高等院校有关专业的教师、研究生和大学生的教学参考书，也可作为从事与液晶有关的研究人员和工程技术人员的参考读物。

目录

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作者介绍

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皮埃尔-吉耶?德热纳

文摘

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序言

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好的，这是一份关于《非晶态半导体物理学导论》的图书简介，内容详尽，旨在介绍该领域的核心概念、研究进展和实际应用，并且完全不涉及《液晶物理学（第二版）》中的任何内容。 --- 《非晶态半导体物理学导论》 内容提要 本书是为物理学、材料科学、电子工程等相关领域的学生、研究人员和工程师撰写的一本全面、深入的导论性教材。它系统地介绍了非晶态半导体材料的基础物理原理、独特的结构特性、输运机制、光电行为以及在现代电子器件中的关键应用。 与传统的晶体半导体（如硅晶体）不同，非晶态半导体缺乏长程有序的晶格结构，其原子排列呈现出短程有序性。这种本质上的无序性赋予了材料独特的电子结构和输运特性，使得它们在柔性电子、大面积光伏、薄膜晶体管和传感器等领域展现出巨大的应用潜力。《非晶态半导体物理学导论》旨在为读者提供理解和掌握这些特性的理论框架和实验洞察。 全书内容涵盖了从基本概念建立到前沿研究方向的多个层面，结构清晰，逻辑严谨，旨在使读者不仅能够理解现有的非晶态半导体器件，还能为未来的材料设计和器件优化奠定坚实的理论基础。 --- 第一部分：非晶态结构与电子态基础 本部分首先确立了非晶态半导体的基本概念，并将其与晶体半导体进行对比，突出结构无序带来的影响。 第一章：从有序到无序：结构基础 本章详细阐述了原子无序的数学描述和实验表征方法。我们将探讨长程有序（LRO）与短程有序（SRO）的区别，以及玻璃态和聚合物态等不同形态的非晶态物质的特性。内容重点包括： 结构模型的建立： 随机网络模型（Random Network Model）、区域模型（Configurational Models）和分子动力学模拟在理解非晶结构中的应用。 实验表征技术： 如何利用X射线衍射（XRD）、中子散射（Neutron Scattering）和高分辨透射电子显微镜（HRTEM）来解析短程结构信息。 第二章：能带结构与局域态密度（DOS） 非晶态结构的缺失导致能带结构不再由布洛格定理描述，取而代之的是能带内（In-band）和带隙内（Gap）的局域电子态。本章深入剖析这一核心差异： 费尔米能级与带隙的重定义： 讨论在无序体系中，如何定义有效带隙、费尔米能级的位置及其与掺杂的关系。 局域态的分类： 重点介绍深能级缺陷态（Deep Defect States），特别是悬挂键（Dangling Bonds）和错配键（Misbonded States），它们对载流子俘获和复合至关重要。 鲍德温-莫特理论（Mott-Hubbard Theory）的引入： 用于描述电子在强局域化环境下的行为。 安德森局域化（Anderson Localization）： 阐释在极度无序情况下，电子波函数如何局域化，以及对导电性的影响。 --- 第二部分：载流子输运与光电特性 本部分聚焦于在非晶态半导体中，电子和空穴如何进行传输，以及材料对光的响应机制。 第三章：变程跳跃导电机制 由于态密度在带隙内分散且局域化严重，变程跳跃（Variable Range Hopping, VRH）成为非晶态半导体在低温下的主要导电机制。 莫特（Mott）的VRH模型： 详细推导$T^{-1/4}$的温度依赖关系，并讨论其物理意义。 希尔（Hill）模型： 探讨高能态跳跃（Nearest-Neighbor Hopping）对低温导电性的修正。 电子-声子耦合： 讨论极化子（Polaron）的形成及其在跳跃过程中的作用。 第四章：过渡态导电性与活化能机制 在较高温度下，载流子可以利用热激发跨越势垒进行传输，这通常表现为指数依赖的电导率。 经典激活能导电： 考察载流子从深能级缺陷态或价带尾跃迁到导带的机制。 传输路径： 区分通过带尾态（Tail States）的传输和通过深能级缺陷态的传输，并讨论其对电导率的贡献。 第五章：光吸收、光电导与载流子动力学 非晶态半导体在光电器件中扮演核心角色，本章解析其光物理特性。 光吸收系数： 讨论非晶态材料中Urbach尾的起源，即光吸收边向低能方向的拖尾现象，及其与价带尾结构的关系。 光生载流子行为： 深入研究光生电子和空穴在能带尾和深能级缺陷中的弛豫、俘获和复合过程。 载流子漂移与扩散： 介绍非晶态材料中瞬态光电流（Transient Photoconductivity, TPC）技术，用于测量载流子的自由迁移率和寿命，重点讨论“时间反演对称性破缺”对载流子运动的影响。 --- 第三部分：掺杂、缺陷工程与关键器件应用 本部分将理论知识应用于实际材料体系和器件设计中，特别是氢化非晶硅（a-Si:H）和新型氧化物半导体。 第六章：掺杂与载流子浓度调控 与晶体半导体不同，非晶态半导体的掺杂效率和机制更为复杂，通常伴随着结构弛豫和缺陷的产生。 固有的缺陷问题： 讨论氢化硅中氢钝化机制的有效性。 热诱导稳定性： 阐述Staebler-Wronski效应（SW效应）——光照或加热导致器件性能恶化的现象，并探讨其微观机理（如H原子重分布）。 有效掺杂： 介绍通过引入特定原子（如磷、硼）调控费米能级的技术，以及如何区分掺杂电离与缺陷态的影响。 第七章：关键应用：薄膜晶体管（TFTs） 非晶硅（a-Si:H）是制造大面积显示器和传感器的基石。本章聚焦于非晶硅薄膜晶体管的工作原理和性能限制。 TFT结构与工作模式： 讨论栅极、源极、漏极的设置，以及载流子在沟道中的输运。 性能指标分析： 迁移率、阈值电压、亚阈值摆幅（Subthreshold Swing）与缺陷态密度的关联。 通道材料的演变： 简要介绍从a-Si:H到微晶硅（nc-Si:H）再到氧化物半导体（如IGZO）的过渡，及其在提高迁移率方面的优势。 第八章：光伏器件与光电传感器 非晶态半导体是廉价、大面积太阳能电池的首选材料之一。 p-i-n结太阳能电池结构： 详细分析光吸收层（i区）、载流子分离层（p/n区）的能带匹配。 载流子收集效率： 探讨由于缺陷复合导致的开路电压（$V_{oc}$）损失和短路电流（$J_{sc}$）下降。 光电导应用： 介绍基于非晶硅的图像传感器（如医疗X射线探测器）的工作原理，强调其对光敏感性强的特性。 --- 附录与拓展阅读 附录包含关键的物理常数、常用的谱学方法数据解读，以及用于计算能带尾态和深能级态的量子力学模型简化。拓展阅读部分推荐了该领域具有里程碑意义的经典文献和最新的综述文章，引导读者进行更深入的研究。 本书特色： 1. 深度与广度兼顾： 覆盖从基础理论到前沿器件的全部关键知识点。 2. 注重物理图像： 通过清晰的图表和具体的物理模型，帮助读者建立对无序体系独特电子行为的直观理解。 3. 与实验紧密结合： 每一理论章节后都关联到关键的实验表征技术和器件性能分析。 通过研读本书，读者将掌握分析和设计基于非晶态半导体的下一代电子和光电器件所必需的全面知识体系。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书在计算模拟方法的介绍上非常超前和实用。在现代物理研究中，分子动力学（MD）和蒙特卡洛（MC）模拟是验证理论预测的利器。作者专门用了一整章的篇幅来介绍如何为液晶分子建立合适的力场参数，特别是对于各向异性分子（如棒状或圆盘状）的惯性张量和转动惯量的计算。书中展示了如何使用标准的MD软件包（如LAMMPS或GROMACS）来模拟温度驱动下的相变过程，并对比了NVT系综和NPT系综对结果的影响。这对于我的数值计算课程作业提供了极佳的案例。另外，关于激光与液晶的相互作用，它深入探讨了光热效应和光致各向异性引起的反馈机制，这对开发光控光学元件至关重要。例如，它解释了在强激光照射下，液晶的折射率是如何被光本身改变的，这在非线性光学领域是非常前沿的话题。总而言之，这本书将理论物理、实验技术和计算工具完美地融合在一起，展示了液晶物理学的全景图。

评分☆☆☆☆☆

我是在实验中遇到瓶颈时翻阅这本书的，它的实用性远超我的预期。我们团队正在开发一种基于场诱导相变的传感器，核心就在于如何精确控制和测量界面处的临界电场强度。这本书中关于界面效应和表面锚定能的章节，提供了极其详尽的理论模型，特别是对Freedericksz转变阈值电压的修正项进行了细致的讨论，这直接帮助我们优化了电极设计参数。它不像一些纯理论著作那样只停留在理想化的无限大薄膜模型上，而是非常务实地讨论了有限尺寸效应和电极对场分布的畸变影响。书中对温度梯度和流体力学部分的处理也颇具洞察力，尽管液晶的粘滞性常常被视为一个烦人的参数，但作者巧妙地将其与电场诱导的扭曲扩散方程结合起来，展示了耦合效应的复杂美感。我特别喜欢它在脚注和附录中穿插的经典文献引用，这使得我们可以追溯到某些关键公式的最早来源，对于撰写高水平论文时进行背景调研非常有帮助。这本书更像是一位经验丰富的老教授，在关键时刻为你指点迷津，而不是生硬地灌输知识点。

评分☆☆☆☆☆

这本教材的讲解深入浅出，对于理解液晶的微观结构和宏观电光效应之间的联系，提供了非常清晰的脉络。作者在阐述向列相、层列相和胆甾相这些基本液晶态时，不仅给出了晶格排列的几何描述，还引入了描述这些序参量的数学工具，比如张量分析。尤其让我印象深刻的是对光散射理论的介绍，从理论的推导到实验观测的对比都非常详尽。很多其他书籍往往只是简单提及光散射的现象，而这里则花了大量篇幅讲解动态光散射（DLS）在确定液晶分子弛豫时间和相关函数方面的应用，这对于研究生阶段的深入研究至关重要。此外，关于液晶显示器（LCD）的工作原理部分，它不仅仅停留在简单的TN（扭曲向列）模式，而是系统地分析了IPS、VA等先进技术背后的物理机制，包括电场作用下折射率椭球的旋转动力学。如果说有什么不足，可能是对于新型铁电液晶和反铁电液晶的介绍略显单薄，但考虑到全书的广度和深度，这已是瑕不掩瑜。对于希望扎实掌握液晶物理核心理论的物理专业学生和研究人员来说，这本书绝对是案头必备的参考书。

评分☆☆☆☆☆

作为一名材料科学背景的初学者，我最初对量子力学和光学基础知识掌握得不错，但对液晶的“软物质”特性感到陌生。这本书在分子间相互作用势的建模方面做得非常出色，清晰地区分了硬核排斥、介电各向异性诱导的偶极-偶极相互作用以及范德华力对液晶有序性的贡献。它没有直接跳跃到平均场理论，而是先用易于理解的统计力学方法构建了配对函数，然后自然地过渡到著名的巴黎尔（Paris-de Gennes）模型。这种由微观到介观的构建路径，极大地帮助我建立了物理图像。书中的图示设计也值得称赞，特别是那些描述分子在热力学涨落下取向随机化的示意图，比文字描述更具冲击力。更重要的是，它对液晶的拓扑缺陷——这种独特的结构——进行了系统的分类和分析，解释了为什么在某些低维体系中会形成涡旋和反涡旋，以及它们在能量上的稳定性。这种对拓扑特性的强调，让液晶的物理学不仅仅停留在光学响应层面，更提升到了拓扑凝聚态物理的高度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格非常严谨且具有历史纵深感。它不仅仅是罗列公式，更像是在讲述一个学科的发展史。例如，在介绍弹性常数时，它会追溯到Oseen和Frank在20世纪初期的经典理论，然后逐步引入现代的电场耦合项。对于电光效应的讨论，作者非常细致地处理了高频和低频下的介电响应，强调了分子内电子云在不同时间尺度下的极化特性，这涉及到复杂的弛豫机制。我尤其欣赏它对纳米结构液晶的关注，探讨了当尺度接近分子间距时，经典的连续介质理论如何失效，以及需要引入的表面能量密度梯度项。这种对理论适用范围的清晰界定，避免了初学者在应用模型时产生误区。全书的排版和公式推导清晰可辨，尽管内容艰深，但良好的组织结构确保了读者可以循序渐进地攻克每一个技术难点。读完后，感觉不仅仅是掌握了一门技术，更是对凝聚态物理中“序”与“涨落”的辩证关系有了更深层次的理解。