固体物理绪论-20130225.pptVIP

固体物理 固体物理学??? 绪 论 同样是C元素,具有不同的结构时,性质差异那么大?C原子在不同的结构时如何排列? 固体物理是研究晶体结构和晶体中原子、电子运动规律的学科。 不能根据固体的外形特点来判断一种固体是否是晶体，应当根据固体内部原子排列的规律性来判断一种固体是否是晶体。若一种固体在微观大范围内（微米数量级）原子的排列是有规律的、周期性的则称为晶体，反之则不是晶体。 物质晶体结构到底如何? 布喇菲空间点阵学晶体结构如何进行测试? X-ray衍射学 固体物理的学科领域 《固体物理》研究方法 《固体物理》研究内容 《固体物理》研究内容 晶体是由相同的结构单元组成的，固体物理研究的对象是理想晶体，即在晶体中原子的排列遵从完全的严格的周期性。 绪 论 理想晶体在各处应遵从同一的周期性，即在边界上的原子也应有这样的周期性。但实际晶体边界上的原子与内部原子的周期性是不一样的。因此理想晶体应该是无边界的其周期性是无限延伸的，不会在任何地方终止。 教材与参考书 课 程 成 绩 教材： 王矜奉. 固体物理教程,济南:山东大学出版社,2008.6. 参考书： 黄昆. 固体物理学,北京:高等教育出版社,1988.10. * 徐 加焕 江苏科技大学数理学院 ??? 二十世纪以前，人们仅仅从材料规则的外形来推测材料内部的微观结构！ 石墨 (Graphite) 金刚石 (Diamond) 加拿大1967年蒙特利尔世界博览会的美国馆被富勒设计成了20层的高圆顶建筑，人们亲切地称其为“富勒球”。也就是从那时起，球形建筑开始在全球流行开来，一直方兴未艾。它造价低廉、建造迅速，印度的一家公司为非洲的农民制造了几百个圆形帐篷，用于当地的可持续发展农业；卡特琳娜飓风过后，灾民也都住在根据富勒的设计原理建造的临时帐篷里。 　　 “富勒球”中蕴含的哲学理念的影响力则超越了建筑领域。富勒用六边形和少量五边形创造出的“宇宙中最有效率”的造型让三位化学家深受启发，让他们假定含有60个碳原子的簇“C60”包含有12个五边形和20个六边形，每个角上有一个碳原子，这样的碳簇球与足球的形状相同。他们称这样的新碳球C60为“巴克敏斯特富勒烯”。随后，三位化学家从这个假设入手进行论证和实验，最终凭借相关发现获得了1996年的诺贝尔化学奖。 英国化学家哈罗德·沃特尔·克罗托博士 C60 非洲之星是全球切割后的最大的一颗钻石。钻石原石在1905年于南非Premier矿场中发现，重量高达3106克拉，后来经切割、琢磨成许多大小不一的钻石，全部归英国王室所有.最大者530.2克拉,镶嵌在英皇的权杖上,号称非洲之星,第二大者317.4克拉，被镶嵌在英皇皇冠上。 碳纳米管 金 刚 石 固体结构 粒子间相互作用 粒子的运动规律 具有确定形状，确定体积的物质形态 固体： 固体宏观性质 固体的用途 研究对象： 目的 力学、热学、光学、电学、磁学等 晶体管、MOS、探测器、传感器 结构决定性质 固体物理的研究对象 固体的分类 固体 晶体: 非晶体: 准晶体: 长程有序 不具有长程序的特点,短程有序。 有长程取向性，而没有长程的平移对称性。 单晶体：整个晶体具有周期性 多晶体：由多个单晶组成 至少在微米量级范围内原子排列具有周期性。 长程有序: 1.固体分类(按结构) 多晶SEM图片 烧 绿 石 相 缺 陷 性 萤 石 相 刘占国博士论文p57 (a)晶体结构的规则网格 非晶体中原子排列不具有长程的周期性，但基本保留了原子排列的短程序，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。 (b)非晶体结构的无规则网格 Be2O3 Crystal and Glass of Be2O3 (c) (c)Penrose拼接图案 准晶体具有长程的取向序，但没有长程的平移对称序，可以用Penrose拼接图案显示其结构特点。 奠定了固体物理学的发展基础 具有周期结构特征晶态物质的结构与性质关系 短波长电磁波在周期结构中的传播 晶体中的X-ray衍射 （第一章 晶体结构） 弹性波(晶格波)在周期结构中的传播 （第三章 晶格振动------晶格动力学） 德布罗意波在周期结构中的传播 （第五章 固体电子结构的能带理论） 晶体中粒子的结合特征 （第二章 晶体的结合） 晶体的非理想结构 （第四章 晶体的缺陷） 金属中自由电子的特性 （第六章