Solid-state physics: Introduction to the theory

یادگیری فیزیک حالت جامد مستلزم درجه خاصی از بلوغ است، زیرا شامل گره زدن مفاهیم مختلف از بسیاری از زمینه های فیزیک است. هدف این است که به طور اساسی درک کنیم که مواد جامد چگونه رفتار می کنند. برای انجام این کار نیاز به یک پیش زمینه فیزیکی و ریاضی خوب است. یکی از تعریف‌های فیزیک حالت جامد مطالعه خواص فیزیکی (مثلاً الکتریکی، دی‌الکتریک، مغناطیسی، الاستیک و حرارتی) جامدات بر اساس قوانین اولیه فیزیکی است. از یک نظر، فیزیک حالت جامد بیشتر از سایر شاخه‌های فیزیک شبیه شیمی است، زیرا بر ویژگی‌های مشترک کلاس‌های بزرگی از مواد تمرکز می‌کند. معمولی است که فیزیک حالت جامد بر چگونگی پیوند خواص فیزیک با ساختار الکترونیکی تأکید می کند. ما اصطلاح جامد

فیزیک حالت جامد مدرن را در اواخر دهه سی و چهل به وجود آوردیم و اکنون بخشی از فیزیک ماده متراکم است که شامل مایعات، مواد نرم و جامدات غیر بلوری است. این کتاب فیزیک حالت جامد/ماده متراکم با سه حوزه گسترده آغاز می‌شود: (1) چگونه و چرا اتم‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند تا جامدات را تشکیل دهند، (2) ارتعاشات شبکه و فونون‌ها، و (3) الکترون‌ها در جامدات. سپس این مناطق را برای (4) برهمکنش الکترون ها با فونون ها، (5) فلزات، سطح فرمی و آلیاژها، (6) نیمه هادی ها، (7) مغناطیس، (8) ابررسانایی، (9) دی الکتریک ها و فروالکتریک ها، (9) اعمال می کند. 10) خواص نوری، (11) نقص، و (12) برخی موضوعات مدرن دیگر مانند مواد لایه ای، اثر هال کوانتومی، مزوسکوپی، نانوفیزیک، و ماده متراکم نرم.

برای این 2^nd علاوه بر این، مواد جدیدی بر روی تکامل BEC به پدیده‌های BCS، پلیمرهای رسانا، گرافن، الکترون‌های بسیار همبسته، ابررساناهای پنکتید آهن، دیودهای ساطع نور، مراکز N-V، نانومغناطیس، ضریب شکست منفی، شبکه‌های نوری، فاز اضافه شده است. انتقال، آواشناسی، فوتونیک، پلاسمونیک، محاسبات کوانتومی، سلول های خورشیدی، اثر اسپین هال، و اسپینترونیک.

مهمترین اضافه شده به این ویرایش دوم، راهنمای راه حل های گسترده ای است که در آن تمام مسائل متن مورد بحث قرار گرفته است. مشکلات کتاب ما طیف وسیعی از دشواری ها را پوشش می دهد. انتظار می رود راه حل های موجود در این راهنما نشان دهند که انتظار داریم از مشکلات چه برسیم. در راهنما، ما همچنین خلاصه‌ای از فیزیک حالت جامد را قرار داده‌ایم که می‌تواند به شما کمک کند تا روی حل مسئله تمرکز کنید. ما همچنین "قضیات عامیانه" را برای یادآوری ماهیت فیزیک بدون ریاضیات گنجانده ایم.

Learning Solid State Physics involves a certain degree of maturity, since it involves tying together diverse concepts from many areas of physics. The objective is to understand, in a basic way, how solid materials behave. To do this one needs both a good physical and mathematical background. One definition of Solid State Physics is it is the study of the physical (e.g. the electrical, dielectric, magnetic, elastic, and thermal) properties of solids in terms of basic physical laws. In one sense, Solid State Physics is more like chemistry than some other branches of physics because it focuses on common properties of large classes of materials. It is typical that Solid State Physics emphasizes how physics properties link to electronic structure. We have retained the term Solid

Modern solid state physics came of age in the late thirties and forties and is now is part of condensed matter physics which includes liquids, soft materials, and non-crystalline solids. This solid state/condensed matter physics book begins with three broad areas: (1) How and why atoms bind together to form solids, (2) Lattice vibrations and phonons, and (3) Electrons in solids. It then applies these areas to (4) Interactions especially of electrons with phonons, (5) Metals, the Fermi surface and alloys, (6) Semiconductors, (7) Magnetism, (8) Superconductivity, (9) Dielectrics and ferroelectrics, (10) Optical properties, (11) Defects, and (12) Certain other modern topics such as layered materials, quantum Hall effect, mesoscopics, nanophysics, and soft condensed matter.

For this 2^nd addition new material has been added on the evolution of BEC to BCS phenomena, conducting polymers, graphene, highly correlated electrons, iron pnictide superconductors, light emitting diodes, N-V centers, nanomagnetism, negative index of refraction, optical lattices, phase transitions, phononics, photonics, plasmonics, quantum computing, solar cells, spin Hall effect, and spintronics.

The major addition to this 2nd edition is an extensive solutions manual, in which all the text problems are discussed. The problems in our book cover a wide range of difficulty. The solutions in this manual are expected to show what we expect to get out of the problems. In the manual, we have also included a brief summary of solid state physics which should help you get focused on problem solving. We have also included "folk theorems" to remind about the essence of the physics without the mathematics.