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本书共8章,首先系统介绍基本量子力学和固体物理知识,再阐述第一性原理和CASTEP模块的操作方法及在材料中的设计、模拟与计算。全书包含薛定谔方程求解、晶体学基础、密度泛函理论、CASTEP操作方法、晶体的电子结构、半导体光学性质、晶体弹性理论、硬度与超硬材料、磁性性质模拟分析等。