前言

电子材料是电子元器件、芯片、集成电路、系统与装备的底层支撑，是电子信息产业发展的根基，在驱动当前信息时代创新、引领未来智能时代变革中发挥着不可替代的作用。相较于传统金属、陶瓷、高分子等材料，电子材料表现出三域交叉融合的特性： “电子材料器件”强关联，电子信息产业强依赖，以及数学、物理及信息学科的强融合。因此，电子材料人才培养的课程体系需遵循材料类专业人才培养的共性，同时兼顾电子材料三域交叉融合的特色。

材料科学基础是材料类专业的核心专业基础课。它以数学、物理、化学、力学等基础理论为支撑，将抽象的数理化原理转化为解释材料组成、结构、性能、工艺及服役行为之间关系的专业知识，并为后续学习材料制备、计算、表征等专业课程奠定基础。当前的材料科学基础课程，主体起源于金属、陶瓷、高分子等传统材料，侧重于宏观材料的结构与性能关系。对于从电子运动效应出发的电子材料而言，缺少对物理微观信息及其与宏观性能关联的跨尺度关联，缺少“电子材料器件”的系统关联，缺少电子元器件、芯片、集成电路、系统和装备的产业关联。此外，当前课程内容在阐述材料科学基本原理时，较多采用经验性公式和定性描述，而对基础物理理论模型的深入推导和机理分析相对不足。

为适应新时代电子材料人才培养需求，西安电子科技大学成立了“电子材料科学基础”课程团队，以“强化理论基础、兼顾材料共性与电子材料特色、注重科学思维与实践创新协同培养”为理念，重构了课程知识框架、优化了教学内容、编著了

“电子材料科学基础”教材。本书的创新点与特色体现在： 

（1） “三层次”科学思维的构建。基础认知层注重数理逻辑训练，利用数理方程、群论知识、量子力学知识推导电子材料对称性、光学、磁学以及介电模型； 专业认知层注重电子材料运用，引导学生建立“结构性能应用”的系统思维； 综合应用层注重创新培养，设置电子材料科学基础课程实践项目，培养解决复杂工程问题的创新能力。

（2） 电子材料量子力学根基的夯实。对课程核心知识模块进行了量子力学视角的重构： 如在光学部分，从传统光学常数讲解延伸到光子跃迁的量子力学解释，重点分析激子效应和量子限制斯塔克效应； 磁学模块突破经典电磁学框架，深入剖析自旋轨道耦合、交换相互作用等量子力学机制。量子力学根基的夯实及其与宏观性能关联的建立，使学生能够从微观本质上理解电子材料相较于传统材料的特殊性能。

（3） 科技前沿与经典传承的结合。“秉承经典、把握前沿、兼顾共性与特色”的课程知识系统重构，实现了经典理论传承与科技前沿发展的有机统一，并注重经典理论的深度挖掘与学科前沿的广度融合。课程内容既包含基于热力学理论和连续介质理论的相图、位错、介电等经典知识，并强化这些理论的物理思想与推导过程。与此同时，融入前沿的科研进展，如介电理论，不仅讲授经典的电子极化、离子极化和取向极化等宏观极化理论，还进一步融入凝聚态物理最新进展的贝利相位（Berry phase）及其在新型介电器件中的应用前景。

本书共13章，第1章梳理了电子材料的发展脉络与战略价值； 第2章聚焦固体材料结构基础，深入解析晶体结构与性能关联； 第3~4章引入群论工具，系统阐述晶体对称性理论； 第5~7章解析点缺陷、位错、表面与界面等晶体缺陷； 第8~10章围绕相图与相变理论，为电子材料制备提供核心理论支撑； 第11~13章分别深入探讨磁性材料、介电材料和光学材料等关键电子材料的基础理论及相关应用。

本书凝聚了西安多所高校专家学者的集体智慧，由周益春宏观设计全书内容，并且在西安、北京多次召开线上、线下、通讯评审等论证会议，具体编写分工如下： 第1、3~4章由西安电子科技大学雷毅敏执笔； 第2、8和10章由陕西师范大学孙颉执笔； 第5、9章由西北工业大学党阿磊执笔； 第6章由西安电子科技大学张思瑞、周益春执笔； 第7章由西安电子科技大学周雪皎、周益春执笔； 第11章由西安电子科技大学王勇执笔； 第12章由

西安交通大学张雷阳、西安电子科技大学周益春执笔； 第13章由西安电子科技大学马向超执笔。周益春和雷毅敏参与了每个章节的反复修改和校对。

本书的顺利完成，得益于编著团队的精心付出。衷心感谢各章节主笔教师的卓越贡献，他们以深厚的学术造诣确保了内容的专业性与前瞻性。也特别感谢西安电子科技大学张涛、张乐、杨雅琪、高璐瑶和刘杭雨等同学在文稿排版、校对等方面的重要工作。本书出版还得到了西安电子科技大学教材建设基金的资助，在此表示诚挚谢意。

期望本书能够为材料科学与工程、微电子科学与工程、电子科学与技术、物理学、化学、力学等相关专业的本科生、研究生提供有益教材，并对科研工作者与工程技术人员有所启发。电子材料是材料学科快速发展中的重要分支，书中不足之处恳请各位专家读者批评指正。愿此书能如一盏引路之灯，助力更多学子投身电子材料这一关键科学技术领域，共同为提升我国电子信息产业的自主创新能力、实现高水平科技自立自强贡献智慧与力量。

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周益春

第二届国家级教学名师、国家杰出青年基金获得者

西安电子科技大学华山杰出教授

2026年1月