固體物理 緒論

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1、緒論一固體物理的研究對(duì)象——研究固體結(jié)構(gòu)及其組成粒子(原子、離子、電子)之間相互作用與運(yùn)動(dòng)規(guī)律以闡明其性能與用途的學(xué)科固體按結(jié)構(gòu)分類分類晶體（晶態(tài)）——原子按一定的周期規(guī)則排列的固體（長(zhǎng)程有序），如天然的巖鹽、水晶以及人工的半導(dǎo)體鍺、硅單晶等非晶體（非晶態(tài)）——原子的排列沒有明確的周期性（短程有序），如玻璃、橡膠、塑料等01/15CrystalStructureofCaCO302/15CrystalStructureofYBaCuO03/15ShapeofSnowCrystalBe2O3CrystalandGlassofBe2O305/15準(zhǔn)晶體——1984年，Shechtman用

2、快速冷卻方法制備的AlMn合金理想晶體——內(nèi)在結(jié)構(gòu)完全規(guī)則的固體____又叫做完整晶體實(shí)際晶體——固體中或多或少地存在有不規(guī)則性，在規(guī)則排列的背景中尚存在微量不規(guī)則性的晶體——電子衍射圖中具有五重對(duì)稱的斑點(diǎn)分布——介于晶體和非晶體之間的新的狀態(tài)—準(zhǔn)晶態(tài)06/15二固體物理的發(fā)展過程——晶體規(guī)則的幾何形狀和對(duì)稱性與其它物理性質(zhì)之間有一定聯(lián)系；晶體外形的規(guī)則性是內(nèi)部規(guī)則性的反映——十七世紀(jì)惠更斯以橢球堆積的模型來解釋方解石的雙折射性質(zhì)和解理面——十八世紀(jì)，阿羽依認(rèn)為晶體由一些堅(jiān)實(shí)、相同的平行六面形的小“基石”有規(guī)則地重復(fù)堆集而成的——十九世紀(jì)中葉，布拉伐發(fā)展了空間點(diǎn)陣學(xué)說概括了晶格周期

3、性的特征07/15——十九世紀(jì)末葉，費(fèi)多洛夫、熊夫利、巴羅等獨(dú)立地發(fā)展了關(guān)于晶體微觀幾何結(jié)構(gòu)的理論體系，為進(jìn)一步研究晶體結(jié)構(gòu)的規(guī)律提供了理論依據(jù)——描述晶體比熱___杜?。晏娑擅枋鼋饘賹?dǎo)熱和導(dǎo)電性質(zhì)的魏德曼－佛蘭茲定律——二十世紀(jì)初特魯?shù)潞吐鍌惼澖⒘私?jīng)典金屬自由電子論，對(duì)固體認(rèn)識(shí)進(jìn)入一個(gè)新的階段——1912年，勞厄指出晶體可以作為X射線的衍射光柵08/15——愛因斯坦引進(jìn)量子化的概念來研究晶格振動(dòng)——索末菲在金屬自由電子論基礎(chǔ)上，發(fā)展了固體量子論——費(fèi)米發(fā)展了統(tǒng)計(jì)理論，為以后研究晶體中電子運(yùn)動(dòng)的過程指出了方向——20世紀(jì)三十年代，建立了固體能帶論和晶格動(dòng)力學(xué)——量子理論發(fā)展正

4、確描述了晶體內(nèi)部微觀粒子運(yùn)動(dòng)過程——固體能帶論說明了導(dǎo)體與絕緣體的區(qū)別，并斷定有一類固體，其導(dǎo)電性質(zhì)介于兩者之間______半導(dǎo)體——20世紀(jì)四十年代末，以諸、硅為代表的半導(dǎo)體單晶的出現(xiàn)并制成了晶體三極管______產(chǎn)生了半導(dǎo)體物理——1960年誕生的激光技術(shù)對(duì)固體的電光、聲光和磁光器件不斷地提出新要求10/15三固體物理的學(xué)科領(lǐng)域——高純度的完整晶體，雜質(zhì)、缺陷對(duì)金屬、半導(dǎo)體電介質(zhì)、磁性材料以及其它固體材料性能的影響——一般條件下金屬、半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性物質(zhì)及發(fā)光等材料的各種性質(zhì)——強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)輻射、超高壓、極低溫等特殊條件下材料表現(xiàn)出的各種現(xiàn)象11/15——探索新材料和設(shè)計(jì)新器

5、件——超導(dǎo)理論、多體理論、非晶態(tài)理論、表面理論、光與物質(zhì)相互作用等——發(fā)展制備材料和器件的新工藝和新理論——固體物理學(xué)負(fù)擔(dān)著重多的理論課題12/15固體物理領(lǐng)域金屬物理半導(dǎo)體物理晶體物理磁學(xué)電介質(zhì)物理液晶物理固體發(fā)光超導(dǎo)體物理固態(tài)電子學(xué)固態(tài)光電子學(xué)固體光譜強(qiáng)關(guān)聯(lián)物理納米物理表面物理介觀物理13/15四固體物理的研究方法固體物理是一門實(shí)驗(yàn)性學(xué)科——為闡明固體表現(xiàn)出的現(xiàn)象與內(nèi)在本質(zhì)的聯(lián)系，建立和發(fā)展關(guān)于固體的微觀理論固體是一個(gè)復(fù)雜的客體——每一立方米中包含有約1029個(gè)原子、電子，而且它們之間的相互作用相當(dāng)強(qiáng)固體的宏觀性質(zhì)——就是大量粒子之間的相互作用和集體運(yùn)動(dòng)的總表現(xiàn)1.根據(jù)晶體中原

6、子規(guī)則排列的特點(diǎn)，建立晶格動(dòng)力學(xué)理論，引入聲子的概念，闡明了固體的低溫比熱和中子衍射譜2.金屬的研究——抽象出電子公有化的概念，再用單電子近似的方法建立能帶理論3.物質(zhì)的鐵磁性——研究了電子與聲子的相互作用，闡明低溫磁化強(qiáng)度隨溫度變化的規(guī)律4.超導(dǎo)的理論——研究電子和聲子的相互作用，形成庫柏電子對(duì)，庫柏對(duì)的凝聚表現(xiàn)為超導(dǎo)電相變