《固体物理》PPT课件

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1、《固体物理学》主讲：李金湘潭大学物理系E-mail：lijin@xtu.edu.cnPhone：15573237949平时成绩（30%）成绩考试成绩（70%）作业完成情况20%课堂回答问题5%到课情况5%作业每个星期五下午6点之前交到物理楼515《固体物理学》1.《固体物理学》——黄昆韩汝琪，高等教育出版社2.《IntroductiontoSolidStatePhysics》SeventhEdition——CHARLESKITTEKL,JohnWiley3.《固体物理学》——方俊鑫陆栋,上海科学技术出版社4.《固体物理学》——顾秉林王喜昆，清华大学出版社5

2、.《固体物理学》学习参考书——陈金富，高等教育出版社6.《固体物理基础》——阎守胜，北京大学出版社7.《固体能带理论》——谢希德陆栋，复旦大学出版社绪论一、固体物理的研究对象——研究固体结构及其组成粒子(原子、离子、电子)之间相互作用与运动规律以阐明其性能与用途的学科固体分类晶体——原子按一定的周期排列规则的固体（长程有序）天然的岩盐、水晶以及人工的半导体锗、硅单晶非晶体——原子的排列没有明确的周期性（短程有序）玻璃、橡胶、塑料——物质存在状态：固态、液态、气态和等离子态等固体的分类长程有序：周期性，理想的晶体可以看成是由一些基本结构单元(基元—原子、原子

3、团)在空间重复排列而成。晶体的共性不同原子构成的晶体，性质不同硅(半导体)和铜(导体)都是面心立方结构，但是电子性质完全不同同种原子组成的不同结构的晶体，性质不同(同素异构体)在熔化过程中，晶态固体的长程有序解体时对应一定的熔点石墨金刚石C:1s22s22p21.55Ǻ3.56Ǻ导电疏松范德瓦尔斯sp2杂化sp3绝缘体硬度高共价键自限性：晶体所具有的自发形成封闭多面体的能力晶体的解理性：晶体沿着某些确定方位晶面劈裂的性质(解理面)。晶体在外力作用(如敲打、挤压)下沿特定的结晶方向裂开成较光滑断面。解理性主要决定于晶体结构，若晶体内结合力不止一种，解理时断裂

4、的是最弱的化学键或结合力。赤铜矿晶体(八面体和菱形十二面体聚形)－产地法国绿色柱状祖母绿晶体－产地摩洛哥晶面角守恒性晶体具有固定的熔点：当给某种晶体加热，当加热到一定温度的时候，晶体才是熔化，并且在熔化的过程中其温度不变，直到晶体全部熔化，温度才开始上升。各向异性：对称性：晶体在某些特定的方向具有各向异性，但这些性质在不同的方向上有规律地重复出现。扶手型锯齿型雪花具有六角对称性石墨烯：2004年发现2010年诺贝尔物理学奖非晶体——不具备长程有序特点——在凝结过程中不经过结晶的阶段，非晶体中分子与分子的结合是无规则的Be2O3晶体与Be2O3玻璃的内部结构

5、多晶体——由两个以上的同种或异种单晶组成的结晶物质，各单晶通过晶界结合在一起准晶体——1984年Shechtman用快速冷却方法制备的AlMn准晶，结构有别于晶体和非晶体——多晶由成千上万的晶粒构成，尺寸大多在厘米级至微米级范围内变化，没有单晶所特有的各向异性特征单晶体——晶体形成过程首先要成核，然后生长，这个过程叫晶粒的成核长大。晶粒内分子、原子都是有规则地排列的，所以一个晶粒就是单晶。准晶体——1984年Shechtman用快速冷却方法制备的AlMn合金理想晶体——内在结构完全规则的固体____完整晶体实际晶体——固体中或多或少地存在有不规则性，在规

6、则排列的背景中尚存在微量不规则性的晶体——电子衍射图中具有五重对称的斑点分布——介于晶体和非晶体之间的新的状态—准晶态二固体物理的发展过程——晶体规则的几何形状和对称性与其它物理性质之间有一定联系;晶体外形的规则性是内部规则性的反映——十七世纪，惠更斯以椭球堆积的模型来解释方解石的双折射性质和解理面——十八世纪，阿羽依认为晶体由一些坚实、相同的平行六面形的小‘基石”有规则地重复堆集而成的——十九世纪中叶，布拉伐发展了空间点阵学说概括了晶格周期性的特征——十九世纪末叶，费多洛夫，熊夫利、巴罗等独立地发展了关于晶体微观几何结构的理论体系，为进一步研究晶体结构的

7、规律提供了理论依据,并积累了大量的实验事实和经验规律。——描述晶体比热___杜隆－珀替定律描述金属导热和导电性质的魏德曼－佛兰兹定律——二十世纪初，特鲁德和洛伦兹建立了经典金属自由电子论，对固体认识进入一个新的阶段——1912年，劳厄指出晶体可以作为X射线的衍射光栅，证实了空间群理论。——爱因斯坦引进量子化的概念来研究晶格振动——索末菲在金属自由电子论基础上，发展了固体量子论——费米发展了统计理论，为以后研究晶体中电子运动的过程指出了方向——20世纪三十年代，建立了固体能带论和晶格动力学——量子理论发展正确描述了晶体内部微观粒子运动过程——固体能带论说明了

8、导体与绝缘体的区别，并断定有一类固体，其导电性质介于两者之间___