第七章固体、液体和气体的性质参考资料

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------第七章固体、液体和气体的性质参考资料第七章固体、液体和气体的性质参考资料1．晶体与非晶体的微观结构的比较（1）晶体：固体中的所有分子在分子力的作用下，整齐地在空间排列起来，形成了周期性的空间点阵。例如图7-5所示的平面矩形点阵，每个分子都以同样的方式对称地排列在某个分子周围，它们对该分子的作用力相互抵消，所以，这种完全有序的周期性排列是固体中分子聚集的最稳定状态，这就是晶体的状态，即晶态。图7-5图7

2、-6晶体最引人注目的特征是其美丽的对称性。它外观的对称性来源于内在结构——分子排列的对称性。理想的晶体中的分子在无限大的空间里排列成周期性点阵（即“晶格”），每个格点都是分子的平衡位置。如果在晶体中选某个格点O为原点的晶格（图7-6），向不同方向作周期性的平移，晶格是不变的。这叫做晶格的空间平移对称性。晶体还有围绕每个格点的旋转对称性等。普通金属是由大量的细微晶粒构成的多晶体，晶粒的几何线度一般为10-4～10-3cm，最大的可达10-2cm，在排列取向上往往是无序的，半导体材料硅和锗是典型的单晶体。（2）非晶体：非晶体中分子的排列状态可归纳为“短程有序，长程无序”。———————————

3、———————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------我们知道，玻璃是典型的非晶态固体，故非晶态又称玻璃态，图7-7（a）表示，晶体中每个分子到它最邻近的分子间的距离（键长）、近邻分子之间连线与连线的夹角（键角）精确地相等，无沦远近都表现出严格的有序，图7-7（b）所示是非晶态的情况，其键长和键角虽不像晶体中那样严格相等，但也相差不大，所以在小范围内分子的位置还是有较强的关联的，即“短程有序”。但这种

4、局域关联随着距离增大而急剧衰减，离得远的分子间就没有什么关联了，这说明了存非晶态中的“长程无序”。如果把图（a）大部分遮去，只留下一角，你可以很容易地恢复全图；而对图（b）来说，就不可能再恢复原样了。这就是长程有序与无序的区别。1/5图7-7非晶态研究是近年来固体物理和理沦物理中比较活跃的领域之一。非晶态半导体在太阳能电池、复印材料、存储器件等方面有广泛的应用；金属坡璃具有一般金属的高强度和比一般金属好的弹性和较高的电阻率，且具有优异的防辐照性能，使它在宇航、核反应堆、受控热核反应中有特殊的应用前景。2．固体与液体的微观结构和性质的比较3．纳米技术在汽车领域的应用材料的交流阻抗，随外加直流

5、磁场的改变而变化的特性，称为磁阻抗效应，在软磁合金中，这种效应有快响应、高灵敏的优点，被称为巨磁阻抗效应。纳米巨磁阻抗（GiantMagneto-Impedance，简称GMI）器件，是——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------利用纳米微晶的巨磁阻抗效应研制的一种新型磁敏传感器。“纳米GMI材料”的研究，正在开发出高灵敏、集成化的纳米磁敏器件，这种器件现主要用在汽车防

6、抱死系统传感器和电喷发动机测速传感器等。图7-8是纳米磁敏齿轮转速传感器照片。图7-82/54．半导体的特性及其应用作为固体新材料的半导体，是以它的导电能力介于导体和绝缘体之间而得名。半导体材料最优异的特性是对温度、杂质和光照等外界作用有十努灵敏的反应。因此，以硅（Si）、锗（Ge）和砷化镓（GaAs）为代表的半导体材料，成为微电子技术生长的肥沃土壤。目前世界上约95%以上的半导体器件是用硅制成的，原因是：（1）硅在地壳中含量很高，占地壳总重量的27.7%；（2）用硅制成的器件性能较稳定；（3）硅的机械强度高，提炼和制成单晶的工艺较成熟，可拉制出直径达30cm的大尺寸单品。至今为止，单晶硅

7、是能够用人工获得的最纯、最完整的晶体材料。拉制半导体单晶材料的直径大小常被视为一个国家半导体材料技术水平高低的标志。除了硅之外，砷化镓是第二种最重要的半导体材料。这是由于利用砷化镓所制成的集成电路在响应速度、耐高温、抗辐照方面都优于硅集成电路，但由于砷化镓器件制作技术难度大、价格昂贵，所以限制了它的发展。5．微电子技术——————————————————————————————————————--------------