固体物理第课晶体结构

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1、硅表面重构的原子照片铜表面原子的重构：48个铁原子构成围栏，內部形成电子驻波。基于利用STM对分子、原子进行搬迁的事实，人们产生了利用该技术制造分子存储器甚至原子存储器的梦想。物体的表面有原子的位置为“1”，没原子为“0”，这不就可以表示二进制吗？这不就是存储器吗？一个分子存储器能够存储的信息，相当于100万张光盘的存储量；而一张同样大小的原子存储器的容量，将能够存入人类有史以来的全部知识！1998年IBM公司用原子排成的世界上最小的广告-----IBM固体物理教师：富容国电子工程与光电技术学院光电技术系电话：

2、84314969，13813388950邮箱：furonguo@sina.comQQ（微信）：365060575人人网：furonguo电光学院A501室有关本课的注意事项教材和参考资料朱建国,郑文琛等.固体物理学.科学出版社,2005讲课内容：１～６章，作业两个作业本，每周一交考勤平时出勤率（缺一次课扣3分）和作业，占10%，考试闭卷、笔试实验占10%一、本课程的作用固体物理是物理学的一个重要分支，在现代科学技术的发展中，它起着及其重要的基础作用，特别是对材料科学、电子物理、电子器件、微电子学等专业方面的研究

3、，固体物理为它们提供了科学依据和理论指导；而固体物理所发展起来的一整套科学概念、理论和实验技术，对于其它新兴科学技术也同样产生了重要而深远的影响。二、课程的教学目标与基本要求1．通过本课程的教学，掌握固体物理中的基本概念和基本理论，从而为学习《半导体物理》等一些后续课程打下扎实的理论基础。2．学习固体物理中分析、解决问题的方法和手段，提高思维能力和分析、解决实际问题的能力。三、课程的教学内容晶体的结构(说明)；晶体结合类型和结合的物理性质；晶格振动和晶体的热学性质；晶体中的缺陷与运动；金属中电子的运动规律和能量

4、状态；能带理论，即周期性势场中电子的运动规律和能态研究；原子电子前言1固体研究历史固体结构的基础是原子结构和电子结构。“万物是什么构成的”—3000年前古希腊：水、空气、火、土。中国：金、木、水、火、土（商周五行说）。公元前450年：巴门尼德球，即永恒不变。同时期希腊：物质无限可分。毕达格拉斯学派：四元素是由形状为规则立方体的基本粒子构成的。前言原子论提出：一个整体由无数粒子构成，每个粒子都是一个巴门尼德球，刚硬、立体、不可分割。Atom：希腊语中不可分割的意思。德谟克里特：物质由原子组成。希腊哲学家柏拉图：广

5、泛宣传原子论。十七世纪自然科学开始成熟，牛顿等建立的力学、天文学、光学的基础。1840年，Maxwell建立了电磁学理论，确立了经典电动力学。19世纪末，Bolzman奠定了统计物理基础。前言20世纪初，普朗克、洛伦兹、爱因斯坦、玻尔等建立了狭义相对论、原子物理，初步建立了量子统计和量子理论。普朗克因创立量子论、发现基本量子获1918年诺贝尔物理学奖。后来薛定谔、海森堡、费米、狄拉克等人建立了量子力学。上述都是对自然界事物认识并理解的一个过程。人类也用实验手段研究原子及更深的物质结构。1897年，汤姆逊发现电子

6、。卢瑟福建立了原子核理论。(粒子散射实验)劳厄：X射线衍射。布拉格父子建立的X射线衍射理论。前言1.固体物理学：研究固体物质物理性质的学科通过对固体微观结构和组成固体的微观粒子之间相互作用及运动机制的研究来阐明和揭示固体的宏观性质及用途2.固体的结构：从微观角度上来说，是指组成固体的微观粒子在空间的排列方式前言3微观世界基本规律规律包括力学、电磁学、热学、统计物理、量子力学等。4固体的宏观性质力学性质、热性质、电性质、声性质、磁性质、光性质等。固体物理是连接宏观世界和微观世界的桥梁。前言5.固体的分类：晶体：一

7、般有规则的几何外形，组成晶体的微观粒子在空间排列是长程有序的(晶体演示)(石英分子结构)准晶体：是一类不具备晶格周期性、却显现长程有序性的固体材料。所谓长程有序性，在某个方向上往往以无理数序列的方式表达，而序列则像无理数一样无限不循环。1984年，实验发现（2011年诺贝尔，见后）非晶体：一般没有规则的几何外形，组成非晶体的微观粒子在空间排列是长程无序的晶体图片晶体与非晶体内部结构示意图常见的宝石晶体合成刚玉（白宝石）原料Al2O3，另加致色元素如下合成红宝石Cr2O3，1-3%合成蓝宝石Fe，Ti；0.3-0

8、.5%合成黄色蓝宝石Ni，Cr合成紫色蓝宝石CrFe，Ti合成变色蓝宝石Cr2O3，V2O5，3-4%合成星光红宝石TiO20.1-0.3%，Cr2O31-3%合成星光蓝宝石FeO+TiO2：0.3-0.5%；TiO2：0.1-0.3%第1章　晶体结构1.1晶体的宏观特征(说明)长程有序：微米范围内的规则排列。自限性：晶体会自发地成长为表面为平面的凸多面体（示意图）。解理性：当晶体受到