量子力学

全书共四章，

*章为微粒二象性与状态描述，

第二章为薛定谔方程的简单应用，

第三章为力学量的算符表示与表象理论，

第四章为微扰理论及其应用。

本书不仅注重基础知识的介绍，还与量子力学课堂教学紧密结合起来，以激发学生兴趣为主，引导读者快速地进入量子世界。本书可作为微电子专业本科生的入门教材，也可作为其他专业本科生及研究生的参考书。

1979年8月生

2001年9月毕业于太原理工大学，获无机非金属材料专业学士学位

2002年9月 师从西安电子科技大学曹全喜教授，研习ZnO压敏变阻器制备技术，并于2005年3月获得电子元器件专业硕士学位。同年9月，师从西安电子科技大学张鹤鸣教授，攻读微电子学与固体电子学专业博士学位

2008年12月博士毕业后留校任教至今，主讲“量子力学”课程，并从事Si基应变材料与器件以及Si基同层单片光电集成技术的研究工作

2015年9月—2016年9月，在国家留学基金委的资助下，在澳大利亚新南威尔士大学Martin Green先生团队访学一年，主要开展Si基Ge虚衬底激光再晶化技术的研究工作。目前，个人教研兴趣涉及量子器件物理、高等量子力学、量子通信、量子计算等方面，科研方向主要集中于激光再晶化技术与无线能量传输技术两个方面。

基于作者长期从事微电子专业“量子力学”课程教学的课堂经验，我们编写了这本适合微电子专业学生课堂学习或研究参考的书籍。“教师难讲、学生难学”是该课程长期存在的教学问题究其原因，作者认为可归纳为以下几点：

（1） 学习量子力学需先修多门数学课程，且有的内容必须达到熟练应用的程度。而实际情况是，学生知道其内容而不能熟练应用，这造成了量子力学中因数学问题而产生的教学难点。

（2） 量子力学中许多概念抽象、难于理解，如位置与动量为何不能同时测定、表象理论如何理解、本征值问题的求解等。因此，老师与学生之间的互动、学生之间的讨论、课后学生的独立思考这些环节愈发重要。特别是课后学生独立思考这一环节，对教材提出了非常高的要求。

（3） 学以致用是学习的终目标；反过来，应用也可以使所学内容更加扎实、深刻。例如，基于量子力学中的简并、非简并微扰理论及与时间相关的微扰理论（含时微扰理论），可分别推导获得半导体物理中晶体Si价带顶、导带底Ek关系及载流子散射概率这三个重要的物理概念。而遗憾的是，常见量子力学和半导体物理均未对其予以细致推导，间接限制了学生对这些重要理论及其应用的深刻理解。为此，本书针对目前量子力学教学面临的问题，拟重点突破量子力学因数学问题而产生的教学难点，解决量子力学抽象概念具体化的学习难点，补充量子力学面向微电子应用的相关内容，旨在为微电子专业学生深刻理解量子力学的主要理论及其应用提供重要的参考。

全书共四章

章为微粒二象性与状态描述，揭示了微观粒子的波粒二象性，建立了描述微观粒子状态随时间变化的薛定谔方程；

第二章为薛定谔方程的简单应用，以一维无限深势阱、线性谐振子和氢原子问题为例，重点介绍了定态薛定谔方程的求解过程；

第三章为力学量的算符表示与表象理论，重点讨论了量子力学的力学量与算符及其对应本征值的本征函数的特点，以及如何将薛定谔波动力学微分方程转化为海森堡矩阵力学形式；

第四章为微扰理论及其应用，包括非简并/简并微扰理论、含时微扰理论，以及半导体物理中晶体Si导带、价带结论和载流子散射概率解算中的应用。

仍要补充说明的是，本书面向微电子专业学生，以引导学生量子力学入门、激发兴趣为主。以工程思维解决理科问题，难免出现一些不严谨之处，例如本征值讨论过程中未考虑连续谱的情况，读者可以在日后高等量子力学的学习中补充强化。后，感谢为本书的出版做出贡献的老师和学生们。感谢赵新燕、包文涛、魏青、陈航宇、张洁对于本书的帮助，感谢课题组其他同学对于本书出版所做的努力。感谢西安电子科技大学出版社对本书出版的大力协助，我们十分高兴和戚文艳编辑、张倩编辑一起工作，在此一并深表谢意。
宋建军2018年10月5日