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西安交通大学 “材料物理”课程教学大纲 英文名称： Introduction of Material Physics 课程编码：PHYS3034 学时：48 学分：3 适用对象：材料科学与工程本科生 先修课程：《大学物理》，《材料科学基础》 使用教材及参考书： 方俊鑫，陆栋，《固体物理学（上册）》，上海科技出版社1881 C. 基泰尔（杨振华等译），《固体物理导论》，科学出版社 1979 课程性质、目的和任务 本课程为专业基础课。教学目的是通过对物理学在研究、处理与材料晶体结构、材料基本热性能和电性能等材料有关性能方面的介绍，了解用固体量子理论、固体电子论解释材料性能的物理思路，简单理解理想固体材料性能的物理模型。课堂教学任务主要涉及量子理论初步，周期结构数学基础，晶体结构、倒易点阵与衍射，晶体结合，点阵振动、声子与材料热性能，金属自由电子理论与欧姆定律，能带理论基础与半导体性能。 教学基本要求 1. 初步理解材料周期结构与材料性能之间的物理关系； 2. 了解与材料有关的衍射现象、热性能、导电性和半导体性能的物理模型。 教学内容及要求 第一章：量子理论初步 1. 波粒二相性 2. 薛定谔方程简介 第二章：周期结构数学基础 1. 薛定谔方程解的数学表达，傅立叶级数解 2. 定解问题 第三章：晶体周期结构与倒易点阵 1. 晶体周期结构 2. 倒易点阵，布里渊区基本概念，第一布里渊区 3. 原子散射与晶体衍射 第四章：晶体结合 1. 范德瓦尔斯互作用的表达，平衡点阵常数 2. 离子晶体结合，马德隆能与马德隆常数 3. 惰性气体晶体内聚能（雷纳德-琼斯势） 4. 平衡点阵常数，压缩率与体积弹性模量 第五章：点阵振动与材料热性能 1. 点阵振动（单原子和双原子点阵）格波、声子的概念 2. 点阵热容模型 3. 热膨胀、点阵热阻与热传导 第六章：自由电子论与欧姆定律 1. 金属自由电子理论，一维和三维自由电子气体的费米参数 2. 电导率和欧姆定律的推导 第七章：能带理论初步 1. 近自由电子模型，能隙的概念 2. 金属、绝缘体和半导体 3. 费米面构成与能带 第八章：半导体理论初步 1. 半导体中的电子过程，电子与空穴载流子 2. 本征半导体与杂质半导体 课内学时分配 章 内 容 参考学时 1 量子理论初步 5 2 周期结构数学基础 5 3 晶体周期结构与倒易点阵 6 4 晶体结合 6 5 点阵振动与材料热性能 6 6 自由电子论与欧姆定律 6 7 能带理论初步 8 8 半导体理论初步 6 大纲制定者：高积强 执笔 大纲审定者：张建勋 大纲批准者：张建勋 大纲校对者：吴志敏 2