文档介绍：为学之道,莫先于穷理;穷理之要,必在于读书;读书之法,莫贵于循序而致精;而致精之本,则又在于居敬而持志。——朱熹
窥天地之奥而达造化之极。
——李时珍
固体物理
张英
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主要参考书
黄昆,韩汝琦.《固体物理》,高教出版社.
Charles Kittel. Introduction to solid state physics. (中文版第8版, 或直接看英文原版)
方俊鑫,陆栋. 《固体物理学》(上), 上海科学技术出版社.
阎守胜.《固体物理基础》, 北京大学出版社.
一、固体物理学的研究对象
绪论
固体的结构及其组成粒子(原子、离子、分子、电子等)之间相互作用与运动规律,以阐明其性能和用途。
固体物理是固体材料和器件的基础学科,是新材料、新器件的生长点。
固体是由大量的原子(或离子)组成,1023个原子/cm3。
固体结构就是指这些原子的排列方式。
固体的分类
晶体: 规则结构,分子或原子按一定的周期性排列。
长程有序性,有固体的熔点。. 水晶岩盐
非晶体:非规则结构,分子或原子排列没有一定的周期性。
短程有序性,没有固定的熔点。玻璃橡胶
准晶体: 有长程的取向序,有准周期性,但无长程周期性。
没有缺陷和杂质的晶体叫做理想晶体。缺陷: 缺陷是指微量的不规则性。
规则网络
无规网络
晶体
非晶体
准晶
Al65Co25Cu10合金
无平移同期性但有位置序的晶体就被称为准晶体,可以用Penrose拼接图案显示其结构特点。
Penrose拼接图案
准晶体
二、固体物理学的发展历史
18世纪阿羽依,规则几何外形↔内部规则性
1850年,布拉伐(Bravais)提出空间点阵学说,提供了经验规律。
20世纪初,在X射线衍射实验和量子力学理论的基础上,建立了固体的电子态理论和晶格动力学。(声子、等离激元、固体磁性、超导、缺陷—影响半导体的电学、发光学等性质、非晶态固体物理、表面物理、准晶固体物理)
1912年劳厄发现X射线通过晶体的衍射现象,证实了晶体内部原子周期性排列的结构。
1913年布喇格(Bragg)父子建立了晶体结构分析的基础。
二次大战后的中子衍射技术是晶体结构及磁性晶体结构分析的重要手段。
70年代出现了高分辨电子显微镜点阵成像技术。
近年来发展的扫描隧道显微镜(STM),具有相当高的分辨率。
某种型号的扫描隧道显微镜
1993年Eigler等在铜Cu表面上成功地移动了101个吸附的铁原子,这是首次用原子写成的汉字。
1994年中科院北京真空物理实验室庞世谨等,使用STM针尖在Si表面连续移走Si原子,形成沟槽,写成中国和毛泽东等字。