《固体物理绪论》PPT课件

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1、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、塑料准晶体——1984年Shechtman用快速冷却方法制备的AlMn合金CrystalStructureofCaCO3CrystalStructureofYBaCuO绪论一、固体物理的研究对象及其重要性简述——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——为多学科（力、热、电、光、原、冶金、材料等）提供微观研究的基础；——

2、高新技术发展的动力，如晶体管、超导体、固体激光器（能量比气体激光器大）、通信、计算机、新材料等诸多领域——是物理学中最庞大，发展最迅速的应用科学，涉及范围广、研究层次多、问题错综复杂ShapeofSnowCrystalBe2O3CrystalandGlassofBe2O3理想晶体——内在结构完全规则的固体____做完整晶体实际晶体——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概述——晶体规则的几何

3、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规律提供了理论依据——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

4、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——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______半导体——20世纪四十年代末，以诸、硅为代表的半导体单晶的出现并制成了晶体三极管____

5、__产生了半导体物理——1960年诞生的激光技术对固体的电光、声光和磁光器件不断地提出新要求三、固体物理的学科领域——高纯度的完整晶体、杂质、缺陷对金属、半导体电介质、磁性材料以及其它固体材料性能的影响——一般条件下金属、半导体、电介质、磁性物质发光等材料的各种性质——强磁场、强辐射、超高压、极低温等特殊条件下材料表现出的各种现象——探索新材料和设计新器件——超导理论、多体理论、非晶态理论、表面理论光与物质相互作用等——发展制备材料和器件的新工艺和新理论——固体物理学负担着重大的理论课题固体物理领域金属物理半导体物理晶体物理磁学

6、电介质物理液晶物理固体发光超导体物理固态电子学固态光电子学固体光谱强关联物理纳米物理表面物理介观物理四、近10年来的诺贝尔物理学奖情况2000年：阿尔费罗夫（俄国）、克罗默（德国）提出异层结构理论，并开发了异层结构的快速晶体管、激光二极管；杰克·基尔比（美国）发明集成电路阿尔费罗夫（俄国）克罗默（德国）阿尔费罗夫用克罗默的理论，于1966年研制出第一个实用的异型结构电子器件。之后，他们制作了第一支异型结构激光二极管，使光纤通信成为可能，并逐步用于通讯卫星、条码阅读机、手提电话等领域。杰克.基尔比发明第一颗积体（集成）电路IC杰克

7、·基尔比（美国）2001年：克特勒（德国）、康奈尔、卡尔·E·维曼（美国）在“碱金属原子稀薄气体的玻色－爱因斯坦凝聚态”以及“凝聚态物质性质早期基本性质研究”方面取得成就在正常温度下，原子可以处于任何一个能级，但在非常低的温度下，大部分原子会突然跌落到最低的能级上，表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态。1995年6月，两名美国科学家康奈尔、维曼以及德国科学家克特勒分别在铷原子蒸气中第一次直接观测到了玻色-爱因斯坦凝聚态。2002年：雷蒙德·戴维斯、里卡尔多·贾科尼（美国）、小柴昌俊（日本）“表彰他们在天体物理学领域做出的

8、先驱性贡献，其中包括在“探测宇宙中微子”和“发现宇宙Ｘ射线源”方面的成就。雷蒙德·戴维斯小柴昌俊里卡尔多·贾科尼2003年：阿列克谢·阿布里科索夫、安东尼·莱格特（美国）、维塔利·金茨堡（俄罗斯）“表彰三人在超导体和超流体领域中做出的开创性贡献。”阿列克谢·阿布