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1、主要参考书 1）胡安固体物理学，高教出版社O48/HA0 2）黄昆固体物理学，高教出版社O48/HK0 3）杨兵初固体物理学, 中南大学出版社O48/ZX7 4）王矜奉固体物理教程第4版, 山东大学出版社O48/WJ6 5）季振国半导体物理, 浙江大学出版社O47/JZ7 6）美C. 基泰尔（Charles Kittel）固体物理导论， 化工出版社O48/JT5,课程基本要求 1. 学时：54学时（无实验教学）。 2. 内容：第1，2，3，5，6，7章。先修：热统、量子。 3. 考核：期末80%，平时20%（作业、课堂、答疑）。 4. 作业：教材习题。 学习委员收；批改一半；缺1/3取消考试资
2、格。 5. 答疑：周四下午1517点。章辉楼541室。 电话：13850032660，6181048。 邮箱：,固体,晶体:,非晶体:,准晶体:,长程有序（周期性）,至少在微米量级范围内原子排列具有周期性。,长程有序:,课程概述 一、研究对象 固体物理学：研究固体的结构、性能、用途；组成固体的粒子（原子、离子、电子）之间的相互作用。,固体,晶体:,非晶体:,准晶体:,长程有序（周期性）,无周期性（长程无序，短程有序）； 有对称性。,单晶体,多晶体,至少在微米量级范围内原子排列具有周期性。,长程有序:,课程概述 一、研究对象 固体物理学：研究固体的结构、性能、用途；组成固体的粒子（原子、离子、电
3、子）之间的相互作用。,非晶体：原子排列不具有长程的周期性，但基本保留了短程有序，即近邻原子的数目和种类、近邻原子之间的距离(键长)、近邻原子配置的几何方位(键角)都与晶体相近。具有对称性。,非晶体结构的 长程无序排列,小资料： 我们吃的盐是氯化钠的结晶，味精是谷氨酸钠的结晶，冬天窗户玻璃上的冰花和天上飘下的雪花，是水的结晶。 “熠熠闪光的不一定是晶体，朴实无华、不能闪光的未必就不是晶体”。 每家厨房中常见的砂糖、盐、碱、冰是晶体；每个人身上的牙齿、骨骼是晶体；半导体、工业中的矿物岩石是晶体；日常见到的各种金属及合金制品也属晶体；就连地上的泥土砂石都是晶体。 我们身边的固体物质中，除了常被我们误
4、以为是晶体的玻璃、松香、琥珀、珍珠等之外，几乎都是晶体。晶体离我们并不遥远，它就在我们的日常生活中。,固体,晶体:,非晶体:,准晶体:,长程有序（周期性）,无周期性（短程有序，长程无序）；有对称性。,无周期性；有一定的有序性。,单晶体,多晶体,至少在微米量级范围内原子排列具有周期性。,长程有序:,课程概述 一、研究对象 固体物理学：研究固体的结构、性能、用途；组成固体的粒子（原子、离子、电子）之间的相互作用。,Penrose拼接图案,准晶体：没有长程的平移对称性（周期性），但具有一定的有序性。可以用Penrose拼接图案显示其结构特点。 1984年：快速冷却AlMn合金得到5度对称的准晶（无周
5、期性，但有一定的有序性：夹角 ，5个对称轴的长度只有1或1.618两种）,总之，固体分为晶体、非晶、准晶。几十年来，固体物理学主要研究对象是晶体，近些年才真正开始研究非晶和准晶。 本课程：研究晶体的结构、结合、晶格振动、能带、金属、半导体。,二、课程体系,预备知识（统计物理，量子力学）,晶体结构 周期性 对称性,晶体结合 结合类型 结合能,晶格动力学 格波 声子 热学性质,能带论 布洛赫波 近自由电子近似 紧束缚近似 准经典近似,金属电子论 自由电子模型 比热 电导率 热导率,半导体 电子论,三、学习方法,1.先修知识：统计物理（三种统计方法） 量子力学（薛定谔方程，微扰论） 2.深度与广度：
6、考试与考研；专题；扩展。 3.题量要保证。,1.1 晶体的宏观特性 1.2 空间点阵 1.3 晶格的周期性（含典型晶体结构） 1.4 密堆积、配位数 1.5 晶面和晶向 1.6 晶体的宏观对称性 1.7 倒格子 1.8 晶体结构的实验确定,第1章 晶体结构,长程有序（周期性） 固定的熔点 自限性与解理性 晶面角守恒定律 晶体的各向异性,1 晶体的宏观特性,晶体具有自发地形成封闭凸多面体的能力，称为自限性。,晶体沿某些确定方位的晶面劈裂的性质，称为晶体的解理性，这样的晶面称为解理面。,3. 自限性与解理性,1. 长程有序 粒子排列具有三维周期性、对称性。 可用X射线衍射研究晶体的周期性结构。,2
7、. 固定的熔点 给某种晶体加热，当加热到某一特定温度时，晶体开始熔化，且在熔化过程中温度保持不变，直到晶体全部熔化，温度才开始上升，即晶体有固定的熔点。,1 晶体的宏观特性,晶面的交线称为晶棱，晶棱互相平行的晶面的组合称为晶带，如右图中a1b2。,互相平行的晶棱的共同方向称为该晶带的带轴。晶轴是重要的带轴。如右图中OO。,食盐：立方体，六面体，混合体,4. 晶面角守恒定律,属于同一品种的晶体，两个对应晶面间的夹角恒定不变。,石英晶体：,a、b 间夹角总是14147； a、c 间夹角总是11308； b、c 间夹角总是12000。,5. 晶体的各向异性,在不同方向上，晶体的物理性质不同。（电阻率
8、、导电性能、导热性能、介电常数、光的折射、弹性、硬度等）,由右图可以看出，在不同的方向上晶体中原子排列情况不同，故其性质不同（电阻率、导电性能、导热性能、介电常数等，要用张量表示）。,各向异性是区别晶体与非晶体的重要特征。,晶体为什么具有这些宏观特性呢?,晶体的宏观特性是由晶体内部结构的周期性决定的,即晶体的宏观特性是微观周期性、对称性的反映。,长程有序、固定的熔点、自限性与解理性、晶面角守恒、晶体的各向异性。,晶体的宏观特性：,小资料： 晶体和非晶体的主要区别 在外形上：晶体具有规则的几何形状，而非晶体则没有。 食盐晶体、明矾晶体、石英晶体的形状虽然各不相同，但都有规则的几何形状，所以食盐、明矾、石英都是晶体，有些晶体可以有各种不同的几何形状，例如雪花可以有多种不同的几何形状。非晶体没有规则的几何形状。 在物理性质上：晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的。 例如晶体在不同的方向上可以有不同的硬度、弹性、导热性能、导电性能等。 在熔点上：晶体具有一定的熔点，而非晶体则没有一定的熔点。 【特别提示】判断晶体与非晶体的依据是看它们有无确定的熔点。只有单晶体才具有确定的几何形状和各向异性的特点；多晶体和非晶体没有确定的几何形状，在物理性质上是各向同性的。,
