《固体量子化学 材料化学的理论基础》

第一章晶体的周期性结构与对称性1

1-1晶体的空间对称性1

1.平移对称性1

2.点对称性3

3.晶系与Bravais晶格5

1-2倒晶格与Brillouin区7

1.正格矢空间中的晶胞7

2.Wigner-Seitz元胞10

3.倒格矢11

4.Brillouin区14

1-3平移群的不可约表示17

1-4空间群的不可约表示20

1.波矢k群及其表示20

2.空间群的不可约表示24

1-5双值空间群26

1-6时间反演与磁性空间群30

1.时间反演算符30

2.Kramers定理与附加简并度32

3.磁性空间群34

1-7晶体对称性与相变35

参考文献38

第二章能带论基础40

绪论40

2-1晶体中电子态40

1.Schrodinger方程的对称性与能带40

2.Bloch函数的一般性质43

2-2Brillouin区中对称点上态的分类46

1.简单立方点阵47

2.相容性关系49

2-3自由电子能带49

1.自由电子模型49

2.简单立方晶体51

3.准自由电子近似52

2-4紧束缚近似55

1.忽略重叠积分的情形56

2.基于s，p态的能带57

3.重叠积分不为零的情形61

2-5正交化平面波法与赝势法62

1.正交化平面波法63

2.赝势法64

2-6元胞法、缀加平面波法与KKR法65

1.元胞法65

2.缀加平面波法66

3.KKR法67

参考文献68

第三章晶体的分子模型69

绪论69

3-1分子簇模型69

3-2簇在晶体中的环境72

3-3扩展晶胞的准分子模型75

1.扩展晶胞及其对称性75

2.倒格矢空间中的扩展晶胞与Brillouin区77

3.扩展晶胞的准分子模型78

参考文献81

第四章固体研究中的量子化学方法82

绪论82

4-1电子态计算中的基本近似82

1.非相对论的分子Hamilton量82

2.Born-Oppenheimer近似83

3.轨道近似85

4-2分子理论中的自洽场方法87

1.闭壳层体系的Hartree-Fock -Roothaan方法87

2.开壳层体系的Hartree-Fock -Roothaan方法91

3.Mulliken-Ruedenberg近似与ZDO近似92

4-3固体研究中的LCAO-CO近似96

1.原子轨道线性组合的晶体轨道法要点96

2.分子模型中的LCAO近似98

3.准分子扩展晶格模型中的Mulliken近似与零微分重叠近似99

4-4固体研究中的Xa-方法103

1.定域化电子密度近似——Hartree-Fock-Slater方程式103

2.多重散射波xa-方法105

3.离散变分Xa-方法106

4-5密度泛函理论107

1.Thomas-Fermi模型107

2.Hohenberg-Kohn定理109

3.Kohn-Sham方法111

参考文献113

第五章低维固体115

绪论115

5-1低维固体的基本特征115

1.维度性115

2.Peierls不稳定性118

3.电荷密度波与自旋密度波122

4.Kohn异常125

5.非线性元激发——“孤子”态125

5-2一维周期体系的电子态127

1.简单Huckel模型128

2.半经验和非经验的LCAO-CO方法137

3.Green函数方法139

5-3低维有机导体147

1.聚乙炔147

（1）结构与异构化机理147

（2）聚乙炔中的“孤子”态150

（3）掺杂导电机理156

2.基态非简并的有机导体160

（1）聚合物分子链上的极化子160

（2）聚合物中极化子的结构164

3.准一维石墨类有机导体166

4.有机分子元件168

5-4其他低维固体170

1.TTF-TCNQ体系171

2.聚硫氮172

3.有机金属络合物174

参考文献175

第六章真实晶体177

绪论177

6-1金属177

1.金属电子结构的物理模型178

2.金属电子结构的Xa-法处理182

3.金属的晶体结构185

6-2离子晶体188

1.离子晶体中的静电作用势188

2.离子晶体的电子状态192

6-3共价晶体194

6-4钙钛矿型晶体197

6-5非晶态固体201

1.一维随机Kronig-Penney模型201

2.Anderson模型202

参考文献204

第七章晶体表面与晶格缺陷205

绪论205

7-1晶体表面的一般性质205

1.表面能与晶格形状205

2.悬浮键与表面晶格畸变206

7-2金属表面与吸附作用206

1.金属表面的电子态206

2.表面吸附的电子态208

7-3金属氧化物表面与吸附作用213

1.金属氧化物的能带结构213

2.金属氧化物表面的电子态213

7-4晶格缺陷216

1.晶格缺陷的基本性质216

2.晶格缺陷的电子态223

参考文献227

第八章有机磁性体228

绪论228

8-1磁性体内自旋相互作用理论228

1.交换相互作用Hamilton量228

2.超交换相互作用234

8-2高自旋有机分子238

1.Hund规则与NBMO法238

2.VB法与Heisenberg模型239

3.自旋极化型MO法与自旋极化效应241

4.Jij值的从头计算243

5.自旋离域化效应244

8-3高自旋有机聚合物245

1.一维高自旋有机聚合物245

2.二维高自旋有机聚合物247

8-4高自旋簇合物248

磁性分子间相互作用的理论248

参考文献253

第九章有机非线性光学材料254

绪论254

9-1非线性光学极化率理论概要254

1.极化率张量255

2.分子电极化率257

3.二级、三级极化率公式261

9-2超极化率的MO法计算263

9-3有机非线性光学分子264

1.大β值的有机分子设计265

2.大γ值的有机分子设计270

9-4有机非线性光学材料271

1.有机非线性分子簇271

2.分子间相互作用与分子簇的β值274

9-5有机聚合物非线性光学材料275

1.PDA类材料275

2.其他高聚物材料277

参考文献279

第十章超导电材料281

绪论281

10-1氧化物超导体的结晶化学特征283

1.晶体结构283

2.若干结晶化学特征286

10-2有关超导电性的模型与理论291

1.几条实验事实291

2.能带重叠模型294

3.“孤子”模型299

4.化学键理论与超导电性302

10-3C60与碳笼分子306

1.C60分子结构与晶体结构306

2.C60的化学性质308

3.碳笼分子310

10-4C60碱金属化合物的超导电性313

1.C60晶体的能带结构313

2.K3C60的能带结构316

3.K3C60超导电性的探讨317

参考文献318

附录321

A.单位、常数与换算因子321

B.晶体点群与空间群324

C.Xa方法中的交换相关势329

D.二次量子化方法332

E.SSH理论341

F.量子化学计算中的相对论效应350

索引360