固体电子理论是什么 凝聚态物理和光学比较
什么是固体能带理论？固体物理，固体物理学的固体中的电子态，半导体物理和固体电子论哪个更基础一些。
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能带理论解释固体导电的基本观点
能带理论是用量子力学的方法研究固体内部电子运动的理论。是于20世纪初期，在量子力学确立以后发展起来的一种近似理论。它曾经定性地阐明了晶体中电子运动的普遍特点，并进而说明了导体与绝缘体、半导体的区别所在，解释了晶体中电子的平均自由程问题。
自20世纪六十年代，电子计算机得到广泛应用以后，使用电子计算机依据第一原理做复杂能带结构计算成为可能（不过仍然非常耗时，一次典型的能带结构自洽计算在普通工作站上往往需要花几个小时甚至一周多的时间才能完成）。能带理论由定性发展为一门定量的精确科学。
固体材料的能带结构由多条能带组成，能带分为传导带（简称导带）、价电带（简称价带）和禁带等，导带和价带间的空隙称为能隙（即右边第二副图中所示的Eg）。
能带结构可以解释固体中导体、半导体、绝缘体三大类区别的由来。材料的导电性是由“传导带”中含有的电子数量决定。当电子从“价带”获得能量而跳跃至“传导带”时，电子就可以在带间任意移动而导电。
一般常见的金属材料，因为其传导带与价带之间的“能隙”非常小，在室温下电子很容易获得能量而跳跃至传导带而导电，而绝缘材料则因为能隙很大（通常大于9电子伏特），电子很难跳跃至传导带，所以无法导电。一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发，或是改变其能隙之间距，此材料就能导电。
固体物理目录介绍
固体物理(材料科学与工程系列)
目录: 第1章绪论1 1.1人类对固体的研究历史1 1.2自然界中的固体及固体物理学4 本章参考书7 第2章化学键与晶体形成8 2.1离子键和离子晶体11 2.2共价键和共价晶体14 2.3金属键和典型金属15 2.4原子、分子固体16 本章参考书18 附录团簇电荷的偶极相互作用19 习题19 第3章固体结构21 3.1晶体的几何描述21 3.2对称性与晶格结构的分类25 3.2.1由二维晶格的对称性推导二维布喇菲点阵的分类27 3.2.2三维晶格中布喇菲点阵的分类和点群符号29 3.3晶体结构的形成33 3.3.1金属和元素晶体的结构33 3.3.2泡林规则和离子晶体的结构35 3.4倒易点阵与布里渊区39 3.4.1倒易点阵40 3.4.2布里渊区42 3.5晶格结构测定与衍射44 3.5.1X射线衍射、电子衍射与中子衍射46 3.5.2衍射理论50 3.6非晶体和准晶体的结构58 3.7软性凝聚体： 液晶和凝胶的结构64 本章参考书71 习题72 第4章晶格振动和固体热性质74 4.1固体中热现象的研究历史74 4.2晶格动力学76 4.2.1晶格振动与声子76 4.2.2声学支和光学支的色散关系82 4.2.3声子能谱的测定86 4.3固体热性质89 4.3.1固体比热容的爱因斯坦模型91 4.3.2固体比热容的德拜模型93 本章参考书99 习题99 第5章固体电子理论100 5.1传统电子导电理论： 德鲁德模型101 5.2自由电子费密气体： 索末菲模型108 5.3自由电子模型的局限性115 5.4布洛赫能带理论116 5.5能带的计算120 5.5.1紧束缚近似122 5.5.2弱晶格势近似125 5.6能带电子的准经典近似和有效质量127 5.7金属中的费密面130 5.7.1碱金属130 5.7.2贵金属131 5.7.3二价金属131 本章参考书131 习题132 第6章固体的电性质： 输运过程134 6.1能带电子的输运过程、导体134 6.1.1能带电子的非平衡量子统计、固体按电性质分类135 6.1.2导体的直流电导率和热导率138 6.2半导体140 6.2.1半导体的特性140 6.2.2载流子的浓度和迁移率145 6.2.3p\|n结，半导体\|金属结，MOS晶体管和半导体超晶格154 6.3超导体163 6.3.1传统超导体和高温超导体的特性163 6.3.2BCS理论及其局限性169 本章参考书173 习题173 第7章固体的磁性176 7.1原子磁矩的量子力学根源178 7.2抗磁性与顺磁性182 7.2.1抗磁性182 7.2.2顺磁性183 7.2.3传导电子的泡利顺磁性185 7.3铁磁性与反铁磁性185 7.3.1铁磁体和亚铁磁体185 7.3.2反铁磁体190 7.3.3铁磁性和反铁磁性的量子力学解释： 海森堡模型190 7.4中子的磁性衍射和自旋波192 7.4.1顺磁体的中子磁性衍射193 7.4.2铁磁体和反铁磁体的中子磁性衍射193 7.4.3中子的非弹性磁性衍射： 自旋波能谱的测量194 7.4.4自旋波对铁磁体比热容的贡献194 7.5核磁共振和电子自旋共振195 本章参考书197 附录朗道磁矢量势和洛伦兹力197 习题198 第8章固体的介电性质和光学性质199 8.1电极化过程200 8.2介电击穿、压电体和铁电体206 8.3光在固体中的传播210 8.4固体的发光机制214 本章参考书216 习题216 正文索引（按照第一个字的汉语拼音排列）218 习题参考答案233 附录A物理学常数及单位制换算239 附录B化学元素英文名称与符号一览表及化学元素周期表240
从电子、原子和分子的角度研究固体的结构和性质(主要是物理性质) 的一门基础理论学科。它和普通物理、 热力学与统计物理、金属物理、材料科学、特别是量子力学等学科有着密切关系。例如，固体物理也讨论晶体学、 晶体的结合键、晶体缺陷、扩散、相图等问题。但它着重研究的是晶格振动和晶体的热学性质、固体电子论(包括自由电子论和能带理论)、半导体、固体的磁性、超导体等专题。
第1章 绪论1 1.1 古希腊的原子论1 1.2 固体物理的发展史4 1.3 自然界中的固体及固体物理学7 本章小结10 本章参考文献10 第2章 化学键和晶体形成11 2.1 原子的量子模型12 2.2 离子键和离子晶体15 2.3 共价键和共价晶体19 2.4 金属键和典型金属23 2.5 原子和分子固体25 本章小结29 本章参考文献30 本章习题30 第3章 固体结构32 3.1 晶体的几何描述32 3.2 对称性与晶格结构的分类36 3.2.1 对称性与二维布拉菲点阵的分类37 3.2.2 点群与三维布拉菲点阵的分类39 3.3 晶体的自然结构43 3.3.1 元素晶体的结构43 3.3.2 化合物的结构： 泡林规则47 3.4 倒易点阵和布里渊区51 3.4.1 倒易点阵51 3.4.2 布里渊区53 3.5 衍射与晶体结构的测定56 3.5.1 X射线衍射、电子衍射和中子衍射58 3.5.2 衍射理论65 3.6 无序固体结构71 3.6.1 非晶体73 3.6.2 准晶体75 3.6.3 液晶78 本章小结85 本章参考文献86 本章习题87 第4章 晶格振动和固体热性质89 4.1 爱因斯坦声子模型91 4.2 德拜声子模型94 4.3 晶格动力学和中子衍射98 4.3.1 晶格动力学98 4.3.2 光学支和声学支101 4.3.3 声子能谱的中子衍射测定105 本章小结108 本章参考文献109 本章习题109 第5章 固体电子理论111 5.1 德鲁德模型： 自由电子气体113 5.2 索末菲模型： 自由电子费密气体117 5.2.1 电子的比热容121 5.2.2 电导率和热导率123 5.2.3 电子从金属表面的热发射125 5.2.4 霍尔效应127 5.3 能带理论129 5.3.1 布洛赫定理130 5.3.2 紧束缚模型132 5.3.3 弱晶格势近似136 5.3.4 密度泛函理论与能带计算法的介绍139 5.3.5 真实能带和费密面141 5.3.6 半经典模型和有效质量146 本章小结149 本章参考文献149 本章习题151 第6章 固体的电性质： 输运过程154 6.1 导体155 6.2 半导体159 6.2.1 半导体的特性161 6.2.2 载流子浓度和迁移率167 6.2.3 半导体器件的基本概念179 6.3 超导体189 6.3.1 超导体的特性191 6.3.2 唯象理论194 6.3.3 微观BCS理论199 本章小结202 本章参考文献202 本章习题204 第7章 固体的磁性207 7.1 磁性的量子力学根源210 7.1.1 单原子近似： 原子磁矩211 7.1.2 自由电子近似： 朗道能级214 7.2 磁性的类别217 7.2.1 抗磁性217 7.2.2 顺磁性219 7.2.3 铁磁性225 7.2.4 反铁磁性和亚铁磁性230 7.3 自旋与基本粒子的相互作用233 7.3.1 中子磁性衍射和磁结构233 7.3.2 自旋波与中子非弹性散射235 7.3.3 电子自旋共振和核磁共振239 本章小结242 本章参考文献243 本章习题245 第8章 固体的介电性质和光学性质247 8.1 固体的光性质、电性质和磁性质的统一249 8.2 洛伦兹光学模型和电极化过程251 8.2.1 德鲁德金属光学模型256 8.3 激光： 爱因斯坦的受激辐射理论258 8.3.1 辐射的量子力学理论258 8.3.2 微波激射器和激光器260 本章小结263 本章参考文献264 本章习题265 索引266
凝聚态物理和光学比较
固体中电子的状态和行为是了解固体的物理、化学性质的基础。G.维德曼和R.夫兰兹于1853年由实验确定了金属导热性和导电性之间的关系的经验定律。1897年发现电子，E.李开在1898年和P.德鲁德在1900年提出金属自由电子气模型。H.洛伦兹在1905年建立了自由电子气的经典统计理论，能够解释上述经验定律，但无法说明常温下金属电子气对比热容的贡献甚小。W.泡利在1927年首先用量子统计成功地计算了自由电子气的顺磁性，A.索末菲在1928年用量子统计求得电子气的比热容和输运现象，解决了经典理论的困难。在绝热近似下，讨论固体中电子问题时，可认为离子是固定在瞬时的位置上，所以是多电子问题。利用哈特里-福克自洽场方法，又简化为单电子问题，每个电子在固定的离子势场和其他电子的平均场中运动。绝对零度时，这些势场具有点阵周期性。因而简化成周期场中的单电子问题。1928年F.布洛赫和1930年L.布里渊等，从不同角度研究了在周期场中电子运动的基本特点，在研究晶体周期性势场中单电子的量子态以及单电子在外电场的行为时，奠定了能带理论基础。在晶体周期场中单电子的波函数是振幅按点阵周期调制的平面波，称为布洛赫波。电子的本征能量，既不是像孤立原子中分立的电子能级，也不是像无限空间中自由电子所具有的连续的能级，而是在一定能量范围内准连续的能级组成的能带。相邻两个能带之间的能量范围是完整晶体中电子不许可具有的能量，称为禁带。利用能带的特征以及泡利不相容原理，A.威耳孙在1931年提出金属和绝缘体相区别的能带模型，并预言介于两者之间存在半导体，为尔后的半导体的发展提供理论基础（见金属电子论、固体的能带）。 在30年代，E.维格纳和F.塞茨等用群论处理晶体中电子态的问题，能带理论得到进一步发展。经过许多学者的努力，相继提出了多种计算能带的方案。例如，紧束缚方法、元胞法、正交化平面波法、缀加平面波法、格林函数法、赝势法以及后来发展起来的线性化能带计算法等。60年代P.霍恩贝格、W.科恩和沈吕九（L.J.Sham）等发展了局域密度泛函理论，使能带理论有更严格的基础。由于计算技术高度发展，已有可能对结构较为复杂的晶体的能带作自洽计算，得到良好的结果。大量事实表明，对于一般金属和典型的半导体，能带理论给出半定量或定量的结果，同实验的数据相当符合。对合金的能带理论，英国的学者曾经作了很多工作，并对合金的物理性质进行了简明的理论解释。70年代出现的相干势近似方法将使合金理论得到新的发展（见合金电子理论）。 晶体能带结构的实验研究也很有成效。半导体能带的特征表现于它的导带底部电子和价带顶部空穴的有效质量。50年代出现的回旋共振实验技术能够直接测定载流子的有效质量。金属能带结构的特征在于它的费密面的形状。从50年代起人们利用德哈斯－范阿耳芬效应等方法可以相当有效地测定费密面的结构。关于能量状态密度的实验数据，早年取自软X射线发射谱。低温电子比热容测量一直是测量费密能级附近态密度的有效手段。70年代起从光电子能谱得到的态密度数据更精确。真空紫外光谱术、调制光谱术、光散射效应等新的实验手段使得能带结构实验研究的内容更加丰富。 能带理论结合半导体锗和硅的基础研究促进微电子技术的发展，是正在酝酿的新的技术革命的核心，给人们带来巨大的利益。贝尔实验室的科学家进行了系统的实验和理论的基础研究，同时掌握了高质量半导体单晶生长和掺杂技术，导致J.巴丁、W.布喇顿以及W.肖克莱于1947—1948年发明晶体管。多年来随着集成电路的发 展，计算机技术日新月异，对社会各部门的影响极为深远。 当大量原子凝聚成晶体时，原子中的电子能级被展宽成能带。能带宽度决定于相邻原子中电子态的交叠程度，内层电子受原子核束缚紧，与近邻相应电子态交叠，能带很窄；外层价电子受原子实的束缚弱，电子态相互交叠，形成的能带（价带）的宽度较大。相邻两个能带之间不存在晶体电子态的能量范围，称为禁带或能隙。在能带里电子态是受周期场调制的平面波，称为布洛赫波。任一能带被电子填满时称为满带，满带不能导电。原子满壳层对应的能带是满带。部分状态被电子占据的能带称为导带，导带电子可参与导电。绝缘体是这样的晶体，其价带是满带，隔一个宽度Eg>3电子伏的禁带才有一个空无电子的能带。半导体的能带与绝缘体相似，只是价带之上的禁带Eg较小。如硅的Eg=1.12电子伏（室温），硅价带有部分电子受热激发跳到Eg之上使本来空的能带变成导带；同时在价带留下空状态，也可参与导电，其行为等效于每个空状态作为一个带正电荷的自由粒子，称为空穴。 金属是能量最高的能带未填满的晶体。能带中每个电子态至多容纳自旋相反的两个电子，电子从能量最低的状态填起，直到能量为EF的最高态，EF称为费米能量，相应的能级称为费米能级。金属的EF约为几个电子伏。20世纪60年代W.科恩等发展密度泛函理论，使能带理论基础更加坚实。计算机的发展和计算方法的进步，使能带计算结果更加精确。 非晶体中原子排列呈无序结构，电子在无序势场中运动。1958年P.安德森论证了当无序足够强时，所有电子态都是定域态。定域态中电子对固体导电没有贡献。与之对照，平面波或布洛赫波代表的电子态称为扩展态。在这基础上N.莫脱提出非晶半导体的能带模型：在价带顶部和导带底部分别存在一个迁移率边EV和EC将各自能带的定域态和扩展态分开。非晶半导体的导电行为取决于其费米能级落在定域态还是扩展态。 准晶格中各个原子的配位数（即最近邻原子数）不是同一整数，而是各异的整数；各原子与最近邻原子间距也不是同一长度，因而电子态间交叠也不同。准晶体的电子态有扩展态、定域态和介于这两者之间的临界态。
功率半导体原理图解
1，微电子初始一般都是半导体物理和电子技术二选一，当然除了些名校，LIKE复旦，是考五门专业课的。
2，微电子分工艺和设计，大概理论框架是：固体物理+量子力学+原子物理------半导体物理-----半导体器件物理，这是关于工艺的一些基础课， 电子技术+电路原理+集成电路设计，这是设计要提前学的一些基础课。
所以物理系和电子系都可能会有微电子。考微电子的大多是物理和电子系的，毕竟全国开微电子专业的相对不多。
3， 半导体物理我个人感觉不难，确切的说是，书看起来难，考起来不难，大多是些背的东西，各个学校不一样，你可以找些南开或天大的考研试题，比较一下
4，微电子前景貌似一片光明，是国家的战略产业，不过学起来有些累，以后工作挣的多也比较累
5，剩下的需要你自己去搜集和查询资料了，可以去图书馆先找找相关的书看，一般在半导体那一栏
