《固体物理基础》是教育部高等学校材料类专业教学指导委员会规划教材。本书系统介绍了材料的晶体结构、晶格振动和声子、金属自由电子气模型、能带理论、电子在电场和磁场中的运动、半导体电子论、材料的光学性质、材料的磁学性质等内容，涵盖固体材料的电、磁、光、热等物理性能的基本原理，重点讲述如何通过能带结构理解材料的物理性能。
本书注重物理概念的讲解，以及如何通过这些基本概念理解固体材料的不同物理性能及其调控。书中减少对公式的推导，增加图表和实例讲解，同时大量引入了前沿材料新颖的晶体结构和能带结构表征手段，将理论知识与前沿科学研究紧密联系，帮助学生通过实例更深入地学习抽象的理论知识。考虑到材料类专业学生的培养计划，书中删减了与其他专业课重复的知识点，如晶体缺陷对材料物性的影响、晶体化学键等内容。
本书是高等学校材料类相关专业本科、研究生的教材，也可供从事材料研究的科研人员参考。

第1章晶体结构
1.1晶体结构的周期性/1
1.1.1晶体的周期性结构/1
1.1.2晶体的分类/4
1.1.3晶体中的原子堆积/6
1.2晶向和晶面/8
1.2.1晶向/8
1.2.2晶面/8
1.3晶体的宏观对称性/9
1.3.1宏观对称元素/9
1.3.2点群/12
1.3.3等价晶向和等价晶面/16
1.4晶体的微观对称性/17
1.4.1微观对称操作/17
1.4.2空间群/19
1.5倒格子/20
1.6布里渊区/22
习题/24
第2章晶格振动和声子
2.1晶格振动/26
2.1.1单原子晶格振动/26
2.1.2双原子晶格振动/30
2.1.3复式晶格的振动/32
2.2声子/32
2.2.1声子的能量和动量/32
2.2.2晶格振动谱的实验测量/34
2.2.3声子气体与晶格比热/36
2.2.4晶格比热的逆问题/42
习题/43
第3章金属自由电子气模型
3.1模型及基态性质/44
3.1.1单电子本征态和本征能量/44
3.1.2基态和基态的能量/46
3.2自由电子气的热性质/47
3.2.1有限温度下的能量分布/47
3.2.2电子气的比热容/47
3.3自由电子气的泡利顺磁性/49
3.4金属的电导过程/51
3.4.1欧姆定律和电导率/51
3.4.2金属电阻率的实验结果/53
3.5自由电子气的霍尔效应/54
3.5.1霍尔效应的原理/54
3.5.2应用和发展/55
3.6自由电子气的光学性质/56
3.6.1交流电导率/56
3.6.2电子气的介电常数/57
3.6.3金属的光学性质/58
3.7等离激元及应用/61
3.7.1等离子体振荡和等离激元/61
3.7.2等离激元应用/62
3.8金属的热电子发射和接触电势/63
3.8.1功函数/63
3.8.2热电子发射/64
3.8.3接触电势/65
3.8.4应用：热离子转换器/66
习题/68
第4章能带理论
4.1布洛赫定理/69
4.1.1单电子近似/70
4.1.2布洛赫定理/70
4.1.3能带及其图示/73
4.2近自由电子近似/73
4.2.1一维周期势作为微扰/74
4.2.2能隙/76
4.3紧束缚模型/78
4.3.1原子轨道线性组合/78
4.3.2瓦尼尔函数/82
4.4费米面与态密度/83
4.4.1布里渊区中的费米面/83
4.4.2态密度/84
4.5能带特征与导电性/85
4.5.1绝缘体、导体和半导体的区别/85
4.5.2几种常见材料的能带及属性/87
4.6第一性原理计算方法/88
4.6.1密度泛函理论/89
4.6.2霍恩伯格-科恩定理/90
4.6.3科恩-沈吕九方程/90
4.7紧束缚近似计算方法/91
4.8角分辨光电子能谱/94
4.8.1角分辨光电子能谱的实验原理/94
4.8.2角分辨光电子能谱的应用/96
4.9扫描隧道显微镜技术/97
4.9.1量子隧穿效应/98
4.9.2扫描隧道谱的原理/99
4.9.3系统构造/100
4.9.4扫描隧道显微镜的应用/102
习题/102
第5章电子在电场和磁场中的运动
5.1电子的准经典运动模型/104
5.1.1准经典近似/104
5.1.2波包与电子平均速度/105
5.1.3电子在外场作用下的状态与有效质量/106
5.2静态电场下的电子运动/108
5.3材料导电性能的能带论解释/109
5.4静态磁场下的电子运动/111
5.5回旋共振/114
5.6德哈斯-范阿尔芬效应/114
习题/116
第6章半导体电子论
6.1半导体的基本能带结构/118
6.2半导体中的杂质/120
6.2.1Ⅳ族半导体中的杂质与缺陷/120
6.2.2Ⅲ-Ⅴ族半导体中的杂质与缺陷/123
6.3半导体中载流子的统计分布/124
6.3.1电子和空穴数密度/124
6.3.2本征载流子浓度/129
6.3.3杂质半导体中的电子分布/131
6.4半导体的电导率/133
6.5非平衡载流子/135
6.5.1非平衡载流子的产生/135
6.5.2非平衡载流子复合和寿命/136
6.5.3准费米能级/137
6.5.4载流子的复合方式/138
6.5.5载流子的扩散和漂移/139
6.6P-N结/140
6.7金属-氧化物-半导体结构/144
6.7.1表面势/144
6.7.2金属-氧化物-半导体场效应晶体管/145
6.8异质结/147
6.8.1异质结的能带图/147
6.8.2半导体异质P-N结的电流电压特性及注入特性/148
6.8.3半导体应变异质结/150
6.8.4半导体超晶格/151
习题/153
第7章固体材料的光学性质
7.1光学参数/154
7.1.1吸收系数/154
7.1.2介电常数与电导率/155
7.1.3折射率和消光系数的Kramers-Kronig变换/156
7.2固体的光吸收过程/157
7.2.1带间跃迁和本征光吸收/157
7.2.2激子吸收/160
7.3固体的光发射过程/163
7.3.1光发射过程/163
7.3.2荧光寿命/165
7.4拉曼散射/166
7.5发光材料的应用/167
7.5.1激光/167
7.5.2光纤/170
习题/173
第8章固体材料的磁学性质
8.1固体材料的磁化率/174
8.2顺磁性与抗磁性/175
8.3铁磁性与反铁磁性/177
8.4磁共振技术与应用/180
8.4.1核磁共振/181
8.4.2电子顺磁共振/183
习题/187
参考文献