1、晶体特征和空间点阵选读.ppt

《固体物理学》教学课件;; 从微观上去解释固体材料的宏观性质，并阐明其规律性 ;;固体物理学和普通物理不同 它的重点不在于描述固体的宏观物理性质 　而是去阐明和理解固体的宏观性质 　解释形成这些性质的原因，从而找出控制、利用、改善这些性质的方法。 例如：普通物理使我们知道了欧姆定律，固体物理将说明固体电阻的来源并从理论上推导出欧姆定律，分析出不同固体导电性能不同的原因。; 固体物理研究的不是单个原子的性质 而是大量原子组成在一起形成固体后所表现出来的集体性质。 固体是由大量原子和分子组成的，固体的性质虽然也和组成固体的原子、分子种类有关， 固体的性质更主要的：是和这些原子采用什么方式结合在一起，他们的空间排列方式、相互作用力类型，特别是和原子形成固体后其价电子的运动状态有关。;例如： 性质???全不同的无定形碳、石墨和金刚石都是由相同的碳原子组成的，是碳原子空间排列和结合方式的差异带来了其物理性质的极端不同。 因此只有通过对固体微观结构和组成固体微观粒子之间的相互作用及运动机制的研究才能理解固体的性质。;一、固体物理学主要研究内容;二、固体物理学发展历程;固体物理学发展简史;固体物理学发展简史;固体物理学发展简史; 今天可以毫不夸大地说： 已经成为当代科学重要支柱、高科技源泉的固体物理学(严格地说是凝聚态物理)是二十一世纪物理学中发展最快、影响最大、领域最广的一门学科。 固体物理本身是微电子技术、光电子学技术、能源技术、材料科学等技术学科的基础，也由于固体物理学科内在的因素，固体物理的研究论文已占物理学中研究论文三分之一以上。 同时，固体物理学的成就和实验手段对化学物理、催化学科、信息科学、生命科学、地学等的影响日益增长，正在形成新的交叉领域。; 凝聚态物理学是从微观角度出发，研究由大量粒子（原子、分子、离子、电子）组成的凝聚态的结构、动力学过程及其与宏观物理性质之间的联系的一门学科。 凝聚态物理是以固体物理为基础的外向延拓。 凝聚态物理的研究对象除晶体、非晶体与准晶体等固相物质外还包括从稠密气体、液体以及介于液态和固态之间的各类居间凝聚相。 例如液氦、液晶、熔盐、液态金属、电解液、玻璃、凝胶等。 ; 凝聚态物理学研究对象日益扩展，更为复杂。一方面传统的固体物理各个分支如金属物理、半导体物理、 磁学、低温物理和电介质物理等的研究更深入，各分支之间的联系更趋密切； 另一方面许多新的分支不断涌现，如强关联电子体系物理学、无序体系物理学、准晶物理学、介观物理与团簇物理等。从而使凝聚态物理学成为当前物理学中最重要的分支学科之一 ;例： J·巴丁、W·H·布拉顿和W·B·肖克利 1947年12月23日发现了半导体晶体管的放大效应，由此带来的巨大影响是固体物理和高科技发展关系的最典型的说明。; 摩尔定律：是由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出来的。其内容为：集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，当价格不变时；或者说，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。;例：1988年发现巨磁电阻效应(GMR)--小硬盘大发现 硬盘技术之父2007年摘得诺贝尔物理学奖;巨磁阻是一种量子力学效应，它产生于层状的磁性薄膜结构。 这种结构是由铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成。当铁磁层的磁矩相互平行时，载流子与自旋有关的散射最小，材料有最小的电阻。当铁磁层的磁矩为反平行时，与自旋有关的散射最强，材料的电阻最大。; “看看你的计算机硬盘存储能力有多大，就知道他们的贡献有多大了。”或许我们这才明白，司空见惯的笔记本电脑、MP3、U盘等消费品，居然都闪烁着耀眼的科学光芒。诺贝尔奖并不总是代表着深奥的理论和艰涩的知识，它往往就在我们身边，在我们不曾留意的日常生活中。 ; 但是，即便是巨磁阻这项叱诧风云的技术，发展到现在也已经接近了极限，硬盘容量的提升必须寻求新的技术。目前行业公认的下一代技术是“垂直磁记录”技术，即“记录位”的S/N两极的连线垂直于盘片，而在此之前的技术都属于“水平磁记录”技术。 ; 上世纪六七十年代后，固体物理的发展更为迅速，不但晶体材料的研究更加完美，而且逐渐走出大块晶体的范畴，开始了对微细材料和无序固体的开发和利用，新发现、新进展接踵而来： ; 英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫以石墨烯研究获得２０１０年度诺贝尔物理学奖