固体物理2007

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固体力学概论(07版)PPT课件

固体力学概论(07版)PPT课件
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第一章 前言
• 固体力学的定义 • 固体力学的基本假设与主要研究内容 • 学科分支 • 研究对象与任务 • 发展史 • 参考资料
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1. 固体力学的定义
• 研究可变形固体在外界因素(载荷、温度、湿度等内部质点的位 移、运动, 固体的应变和破坏规律的学科. 主要参书:《力学词典》《大百科全书》
(1)固体力学与理论力学之区别:理论力学研究对象是质点、
• 断裂力学(损伤力学)、复合材料力学、电-磁弹性力学,微尺度力学是发 展中的新兴学科。
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4. 研究对象
研究各种工程结构:常见的如下结构元件(构件): (1)杆、杆系、梁、柱,(长>>宽和高) (2)板(中厚板)、壳,(厚<<长与宽) (3)三维体(空间结构如桁架与刚架), (4)薄壁结构(飞机机翼与机身等), (5)以及它们的复合体.
、 • 铁木生柯(Timoshenko)专著”Strength of Materials”, “Theory of Elasticity”
“Theory of Elastic Stability” 、“Theory of Plates and Shells”影响极大; 此外,俄国 符拉索夫(薄壁杆件理论)也作出重要贡献。. • 中国东汉(127~200) 玄提出郑线性弹性关系; 宋代李诫《营造法式》;隋代 李春(581~618)赵州桥等等,代表中国古代对固体力学的贡献。
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3. 学科分支
• 材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、流变学,复合材料力学、 断裂力学(损伤力学)、结构稳定性、振动理论、粘弹(塑)性力学、冲击力 学、固体应力波问题、结构(弹~塑性)动力学;
• 以及许多交叉学科: 气动弹性理论,生物固体力学、岩土力学、有限元(有 限条、有限层、边界元、离散元、无网格法等);

(NEW)清华大学《839材料科学基础》-固体物理历年考研真题及详解

(NEW)清华大学《839材料科学基础》-固体物理历年考研真题及详解

目 录
2009年清华大学材料科学基础(与物理化学或固体物理)考研真题及详解
2008年清华大学材料科学基础(与物理化学或固体物理)考研真题及详解
2007年清华大学材料科学基础(与物理化学或固体物理)考研真题及详解
2006年清华大学材料科学基础考研真题及详解
2005年清华大学材料科学基础考研真题及详解
2004年清华大学材料科学基础考研真题及详解
2003年清华大学材料科学基础考研真题(之一)及详解
2003年清华大学材料科学基础考研真题(之二)及详解
2002年清华大学材料科学基础考研真题及详解
2009年清华大学材料科学基础(与物理化学或固体物理)考研真题及详解。

第三章 固体物理ppt课件

第三章  固体物理ppt课件

§2
三维晶格的振动
设实际三维晶体沿基矢a1、a2、a3方向的初基原胞数分 别为N1、N2、N3,即晶体由N=N1·N2·N3个初基原胞组成, 每个初基原胞内含s个原子。 一维情况下,波矢q和原子振动方向相同,所以只有纵波。 三维情况下,有纵波也有横波。
原则上讲,每支格波都描述了晶格中原子振动的一类运动 形式。初基原胞有多少个自由度,晶格原子振动就有多少种 可能的运动形式,就需要多少支格波来描述。
一个波矢为K的第S支模式处在第N个激发态,我们就说在晶 体中存在着N个波矢为K的第S支声子(因为给定了K与第S支模 式则ω可由色散关系唯一确定),在晶体中波矢为K的纵声学支 模式处于N激发态,我们就说晶体中有N个波矢为K的纵声学支 声子。
声子这个名词是模仿光子而来(因为电磁波也是一种简谐振 动)。声子与光子都代表简谐振动能量的量子。所不同的是光子 可存在于介质或真空中,而声子只能存在于晶体之中,只有当晶 体中的晶格由于热激发而振动时才会有声子,在绝对零度下,即 在0K时,所有的简正模式都没有被激发,这时晶体中没有声子, 称之为声子真空。声子与光子存在的范围不同,即寄居区不同。
每一组整数(L1,L2,L3 )对应一个波矢量q。将这些波矢在倒空 间逐点表示出来,它们仍是均匀分布的。每个点所占的“体积” 等于“边长”为(b1/N1)、(b2/N2)、(b3/N3)的平行六面体的 “体积”,它等于: b b b 3 1 2 N N N 1 N 2 3 式中Ω*是倒格子初原胞的“体积”,也就是第一 布里渊区的“体积”,而Ω*=(2π)3/Ω ,所以每个波 矢q在倒空间所占的“体积”为:
子的位移构成了波,这个波称之为格波,把寻求到的
运动方程的解带入运动方程就能找出ω 与q的关系即

2007年诺贝尔物理学奖

2007年诺贝尔物理学奖

2007年诺贝尔物理学奖2007年物理学奖,由两位物理学家分享,他们是法国的艾尔伯·费尔(Albert Fert)和德国的皮特·克鲁伯格(Peter Grünberg)。

他们于1988年,各自独立地发现了巨磁电阻效应,极大地提高了电脑硬盘的数据存储量。

艾尔伯·费尔(Albert Fert,1938—),出生于法国的卡尔卡松。

1962年,费尔在巴黎高等师范学院获得数学和物理硕士学位。

1970年,费尔从巴黎第十一大学获得物理学博士学位,并留校任教。

费尔从1970年到1995年一直在巴黎第十一大学固体物理实验室工作,后任研究小组组长。

1995年至今则担任国家科学研究中心-Thales集团联合物理小组科学主管。

1988年,费尔发现巨磁电阻效应,同时他对自旋电子学作出过许多贡献。

皮特·克鲁伯格(Peter Grünberg,1939—2018),出生于德国。

从1959年到1963年,克鲁伯格在法兰克福约翰-沃尔夫冈-歌德大学学习物理,1962年获得中级文凭,1969年在达姆施塔特技术大学获得博士学位。

1988年,克鲁伯格在尤利西研究中心研究并发现巨磁电阻效应。

1992年被任命为科隆大学兼任教授。

2004年在研究中心工作32年后退休,但仍继续工作,直到2018年逝世。

巨磁电阻效应是指当铁磁材料(Ferromagnetic)和非磁性金属(Non-Magnetic Metal)层交替组合成的材料,在既使微弱的磁场作用下铁磁层的电阻突然巨幅下降的现象。

特别值得注意的是,如果相邻材料中铁磁层的磁化方向平行的1时候,电阻会变得很低;而当铁磁层的磁化方向相反的时候电阻则会变得很大。

电阻值的这种变化是由于不同自旋的电子在单层磁化材料中的散射性质不同而造成的。

早在1988年,费尔和克鲁伯格就各自独立发现了这一特殊现象:非常弱小的磁场变化就能导致磁性材料发生非常显著的电阻变化。

高分子考研院校招生信息

高分子考研院校招生信息

目录中科院北化所中科院长春应化所中科院宁波材料所浙江大学北大清华中科大北化工华南理工复旦大学天津大学南开大学华东理工南京大学东华大学这是我最近搜集的有关高分子专业比较好的院校的考研招生信息,我搜集的大都是招生专业、所招人数、考试科目以及复习参考书,有的附有2010年的复试录取分数线每个大学下面的链接都是该校的研究生院或高分子系的网址,更多的考研信息可以从网址中获取。

希望我所搜集的资料对大家考研能够有所帮助,如果大家有更多、更好的考研或就业信息,希望大家能够积极分享,让我们大家共同进步!张鸿飞中科院北化所/中科院统一命题考试大纲/2009-6/2009625154515.htm参考教材①物理化学(甲)(606)《物理化学》(第五版),上、下册,傅献彩、沈文霞、姚天扬、侯文华编,高等教育出版社,2005年。

书中以“*”号作记的,不作要求。

②高分子化学与物理(822)(1)潘祖仁编,《高分子化学》(第四版),化学工业出版社,2007。

(2)何曼君等编,《高分子物理》(第三版),复旦大学出版社,2007。

(3)符若文, 李谷, 冯开才编,《高分子物理》,化学工业出版社,2005。

③物理化学(乙)(825)《物理化学》上、下册(第四版),天津大学物理化学教研室所编,高等教育出版社,2001年。

中科院长春应化所/info.php?page=1&lb=招生信息注:①考试科目中一组为化学、生化类考生设置,二组为非化学类考生设置,考生可自行选择。

②高分子化学与物理专业研究方向代码为01~14只可以选择一组,15~30一组和二组均可选择。

参考教材物理化学(甲)(606)《物理化学》(第五版),上、下册,傅献彩、沈文霞、姚天扬、侯文华编,高等教育出版社,2005年。

书中以“*”号作记的,不作要求。

361高等数学(乙)《高等数学》(上、下册),同济大学数学教研室主编,高等教育出版社,1996年第四版,以及其后的任何一个版本均可。

固体物理(胡安)第二版课后习题答案__完整版_校核版

固体物理(胡安)第二版课后习题答案__完整版_校核版

固体物理(胡安)第⼆版课后习题答案__完整版_校核版Word 版完整版校核版第⼀章晶体的结构及其对称性1.1⽯墨层中的碳原⼦排列成如图所⽰的六⾓⽹状结构,试问它是简单还是复式格⼦。

为什么?作出这⼀结构所对应的两维点阵和初基元胞。

解:⽯墨层中原⼦排成的六⾓⽹状结构是复式格⼦。

因为如图点A 和点B 的格点在晶格结构中所处的地位不同,并不完全等价,平移A →B,平移后晶格结构不能完全复原所以是复式格⼦。

1.2在正交直⾓坐标系中,若⽮量k l j l i l R l321 ,i ,j ,k 为单位向量。

3,2,1 i l i 为整数。

问下列情况属于什么点阵?(a )当i l为全奇或全偶时;(b )当i l之和为偶数时。

解: 112233123l R l a l a l a l i l j l kr r r r r r r...2,1,0,,321 l l l 当l 为全奇或全偶时为⾯⼼⽴⽅结构点阵,当321l l l 之和为偶数时是⾯⼼⽴⽅结构 1.3 在上题中若321l l l 奇数位上有负离⼦,321l l l 偶数位上有正离⼦,问这⼀离⼦晶体属于什么结构?解:是离⼦晶体,属于氯化钠结构。

1.4 (a )分别证明,⾯⼼⽴⽅(fcc )和体⼼⽴⽅(bcc )点阵的惯⽤初基元胞三基⽮间夹⾓相等,对fcc 为,对bcc 为(b )在⾦刚⽯结构中,作任意原⼦与其四个最近邻原⼦的连线。

证明任意两条线之间夹⾓θ均为'1cos 109273arc o '1cos 109273arco解:(1)对于⾯⼼⽴⽅ 12a a j k r r r 22a a i k r r r32a a i j r r r13222a a a a r r r1212121602a a COS a a a a o r rr r2323231602a a COS a a a a o r rr r1360COS a a o r r(2)对于体⼼⽴⽅ 12a a i j k r r r r 22a a i j k r r r r32a a i j k r r r r12332a a a a r r r12'12121129273a a COS a a a a o r rr r'1313131129273a a COS a a a a o r rr r r r'2312927COS a a o r r(3)对于⾦刚⽯晶胞134a i j k rr r r234a i j k r r r r2212122122314934a COS a r rr r1.5 证明:在六⾓晶系中密勒指数为(h,k,l )的晶⾯族间距为212222234c l a k hk h d证明: a b a r r元胞基⽮的体积a ai r rcos60cos301322b a i j ai ajo o r r r r rc ck r r20033022200a a a a c c倒格⼦基⽮ )33(2][2j i a c b ajaa c b334][2k c b a c2][2倒格⽮:***hkl G ha kb lc r r r r晶⾯间距***222cl b k a h Gd hklhkl2222222222ha kb lch a k b l c hk a b kl b c hl a cr r r r r r r r r 22423a a r 22423b a r 222c cr 2223a b ar r 0b c r r 0a cr r 122222222122222242424242333343hkld h k l hk a a a a h k kl l a c1.6 证明:底⼼正交的倒点阵仍为底⼼正交的。

东北大学10年所有博士点

东北大学10年所有博士点

魏淑艳
①1001 英语②2003 管理学基础 知识③3002 行政学专业知识
同等学力考生要求同上
01 政治与行政管理
周光辉
①1001 英语②2003 管理学基础 知识③3002 行政学专业知识
校外兼职导师,同等学力考生 要求同上
120403 教育经济与管理
01 教育行政管理 02 比较高等教育管理 史万兵 ①1001 英语、1002 日语选一 ②2003 管理学基础知识③ 3003 高等教育学 01 高等教育政策研究 02 高等教育发展战略研究 03 高等学校管理研究 张德祥 ①1001 英语、1002 日语 选一 ②2003 管理学基础知识③3003 高等教育学 校外兼职导师,同等学力考生 要求同上 同等学力考生要求同上
01 化学材料
刘晓霞
①1001 英语②2006 固体物理、 2007 材料物理 选一③3008 电 子显微分析学、3009 热力学与 统计物理 选一
同 学 考 需 备 已 过CET6 或 等 力 生 具 :通 ( CET6 成 在425 分 以 ) 具 本 绩 及 上 或 有 领 较 富 研 经 域 丰 的 究 历
2010 年博士研究生招生专业目录
学院、专业及研究方向
001 文法学院 010108 科学技术哲学
01 技术哲学 02 科学技术与社会(STS) 03 技术发明与技术创新 陈凡 ①1001 英语、1002 日语、1003 俄语、1004 德语、1005 法语 选 一②2001 科学技术哲学③3001 科学技术史 01STS 基本理论和实践研究 02 科学技术学研究 03 东北老工业基地改造研究 04 科技计量学研究 01 科技创造方法论 02 设计哲学 罗玲玲 郑文范 ①1001 英语、1002 日语、1003 俄语、1004 德语、1005 法语 选 一②2001 科学技术哲学③3001 科学技术史 ①1001 英语、1002 日语、1003 俄语、1004 德语、1005 法语 选 一②2001 科学技术哲学③3001 科学技术史 01 工程哲学与工程演化 殷瑞钰 ①1001 英语、1002 日语、1003 俄语、1004 德语、1005 法语 选 一②2001 科学技术哲学③3001 科学技术史 院士,校外兼职导师

固体物理讲义

固体物理讲义

固体物理领域
金 属 物 理 半 导 体 物 理 晶 体 物 理 磁 学 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
表 面 物 理
介 观 物 理
纳 米 物 理
绪论
固体物理的研究对象
固体物理 现代固体科学与技术 固体化学 材料工程学
绪论
固体物理的研究对象 固体物理的发展 固体物理的基本研究方法 本课程基本内容
绪论
固体物理的基本研究方法
固体物理是一门实验性学科 —— 为阐明固体表现出的现 象与内在本质的联系,建立和发展关于固体的微观理论 固体是一个复杂的客体 —— 每一立方米中包含有约1029 个原子、电子,而且它们之间的相互作用相当强 固体的宏观性质 —— 就是大量粒子之间的相互作用和集 体运动的总表现
绪论
横向比较 固体物理:强调各类物质的共同规律性;研究固
体中性质的连续变化;探索固体性质 与结构之间的定量关系。
固体化学:注重固体物质随组成变化的特性;关
心的是由于化学反应产生的突变;着 重于对固体性质的定性认识。
绪论
纵向比较 固体物理:侧重研究构成固体物质的原子、离子及电子的运动和相互
作用,提出各种模型和理论,阐明固体的结构和物性——物理模型;
《固 体 物 理》
教 师: 朱泉峣 材料学院06级
学生专业:
绪论
固体物理的研究对象 固体物理的发展 固体物理的基本研究方法 本课程基本内容
绪论
固体物理的研究对象 固体物理的发展 固体物理的基本研究方法 本课程基本内容
绪论
固体物理的研究对象 固体物理是研究固体的结构及 其组成粒子(原子、离子、电子等) 之间的相互作用与运动规律,以阐 明其性能与用途的学科。

电子科技大学考研818固体物理历年真题及答案汇编2(2009-2016)

电子科技大学考研818固体物理历年真题及答案汇编2(2009-2016)

电子科技大学硕士研究生入学考试818固体物理历年真题及参考答案汇编2汇编1包含年份:1997、2001、2002、2003、2004、2005、2006、2007、2008 汇编2包含年份:2009、2010、2011、2012、2013、2014、2015、2016*2016年以后官方不再公布真题*真题和答案均无缺失,全部收录电子科技大学2009年硕士研究生入学818固体物理试题答案一、简答题1、同2007、二、12、同2006、三、13、晶体:排列长程有序,具有周期性和平移对称性;准晶体:排列短程有序,具有周期性和平移对称性非晶体:排列短程有序,长程无序;单晶体:整块晶体材料中原子都是规则的周期性重复排列,一种结构贯穿整体;多晶体:大量微小单晶(晶粒)随机堆砌而成的整块材料4、同2005、二、45、倒格子的一个点代表了晶格中的一族晶面;正格子单位为m,表示位置空间,倒格子单位m-1,表示状态空间。

6、同2007、二、47、同2004、一、48、同2006、三、49、同2005、二、310、物理意义:概括了晶体内部势场的作用,是外力与加速度的一个比例系数,是状态波矢k的函数;用处:使电子加速度和外力满足非常简单的关系,使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时,可以不涉及到半导体内部势场的作用,为分析电子在外力唱中的运动带来方便。

二、同2005、三三、五、共 3 页 第 1 页电子科技大学2014年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目:818 固体物理注:所有答案必须写在答题纸上,写在试卷或草稿纸上均无效。

一、填空题 (共30分,每空1分)1、立方ZnS 晶体为闪锌矿结构,它属于 ① 晶系的 ② 晶胞,立方ZnS 的结晶学原胞包含 ③ 个Zn 原子和 ④ 个S 原子,立方ZnS 的固体物理学原胞包含 ⑤ 个Zn 原子和 ⑥ 个S 原子。

2、若某晶面在三个基矢上的截距分别为3,2,-1,则该晶面的晶面指数为 ① ,晶向32132a a a R r r r r +−=的晶向指数为 ② 。

固体物理期末3套精彩试题题

固体物理期末3套精彩试题题

电子科技大学二零零六至二零零七学年第二学期期末考试固体电子学课程考试题卷(分钟)考试形式:考试日期200 7 年7 月日课程成绩构成:平时20 分,期中10 分,实验0 分,期末70 分一.填空(共30分,每空2分)1.Si晶体是--格子,由两个----的子晶格沿---套构而成;其固体物理学原胞包含---个原子,其固体物理学原胞基矢可表示-,-, -。

假设其结晶学原胞的体积为a3,则其固体物理学原胞体积为-。

2.-称为布拉菲格子;倒格子基矢与正格子基矢满足-,-称为倒格子格子;-称为复式格子。

最常见的两种原胞是--和- 3.声子是-,其能量为-动量为-二.问答题(共30分,每题6分)1.晶体有哪几种结合类型?简述晶体结合的一般性质。

-2.晶体的结合能, 晶体的能, 原子间的相互作用势能有何区别?-3.什么是热缺陷?简述肖特基缺陷和弗仑克尔缺陷的特点。

-4.简述空穴的概念及其性质.-5.根据量子理论简述电子对比热的贡献,写出表达式,并说明为什么在高温时可以不考虑电子对比热的贡献在低温时必须考虑?--三.综合应用(共40分)1.(10分)已知半导体InP 具有闪锌矿结构,In,P 两原子的距离为d=2Å,试求:(1)晶格常数;(2)原胞基矢及倒格子基矢;(3)密勒指数为(1,1,0)晶面的面间距,以及In(1,1,0)晶面与P (1,1,1)晶面的距离。

2. (15分)设有某个一维简单格子,晶格常数为a,原子质量为M ,在平衡位置附近两原子间的互作用势可表示为:32206121)21()(r r r a a U r U ξηξη+++-= 式中η和ξ都是常数,只考虑最近邻原子间的相互作用,试求:(1)在简谐近似下,求出晶格振动的色散关系;(2)求出它的比热0V C 。

(提示:a r dr r u d =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=22)(β3. (15分)用紧束缚近似写出二维正方点阵最近邻近似下的s电子能带的能量表达式,并计算能带宽度及带底电子和带顶空穴的有效质量。

2007年诺贝尔奖巨磁阻

2007年诺贝尔奖巨磁阻

AMF Spin-valve
B. Dieny et al., PRB 43 (1991)1297
11
国家重点实验室
磁学
(8) CPP-GMR in magnetic multi-layers
Fe
I V
Cr Ferromagnet Fe Cr Fe
Zhang et al., JAP 69 (1991)4786
4
国家重点实验室
磁学
(2) 1988 发现室温巨磁电阻效应(GMR)、 纳米磁性多层膜材料
[ Fe/Cr]n nano-magnetic multilayers Fe/Cr/Fe Sandwich structure
M.N. Baibich and A. Fert et al., PRL 61 (1988)2472.
8
国家重点实验室
磁学
(5) Bruno set up electron-optics model to explain GMR oscillations
Theoretical simulation:
electron-optics model given by Bruno for the interlayer AF coupling density of J in the stacks of FM/NM/FM
Fe/Al-Ox/Fe MTJ CoFe/Al-Ox/Co MTJ
T. Miyazaki et al., JMMM 139(1995)L231
17
J. S. Moodera et al., PRL 74 (1995) 3273
国家重点实验室
磁学
Ir-Mn AFM material, K. Imakita et al., APL 85 (2004) 3812

电子科学与技术一级学科

电子科学与技术一级学科

【电子科学与技术(一级学科)】“长江学者计划”特聘教授设岗学科、博士后流动站、博士点、硕士点电子科学与技术是物理电子学、近代物理学、微电子学、电路与系统及相关技术的综合交叉学科。

主要在电子信息科学技术领域内进行基础和应用研究。

近二十年来发展迅速,成为推进信息与通信工程、计算机科学与技术、控制科学与工程、仪器科学与技术等一级学科发展的不可或缺的根基。

电子科学与技术包含4个二级学科,物理电子学、微电子与固体电子学、电磁场与微波技术、电路与系统。

我校这4个二级学科均为国内最早批准的博士点和国家重点学科,综合实力居国内领先水平,也是近年来我校“211”工程重点建设学科。

形成以刘盛纲院士,林为干院士、陈星弼院士为学科带头人、一大批国内知名的高层次中青年学者为学术骨干的梯队。

设有两个国家重点实验室,拥有一大批国际水平的实验仪器设备、计算机工作站和先进软件。

电子科学与技术是我国二十一世纪重点发展的学科之一,它的发展必将极大地推动信息社会的进步,对促进我国国民经济的发展、提高人民生活的质量具有极其重要的意义。

【物理电子学】“长江学者计划”特聘教授设岗学科、博士后流动站、国家级重点学科博士点、硕士点物理电子学是电子学、近代物理学、光电子学、量子电子学、超导电子学及相关技术的交叉学科,主要在电子工程和信息科学技术领域内进行基础和应用研究。

近年来本学科发展特别迅速,不断涵盖新的学科领域,促进了电磁场与微波技术、微电子学与固体电子学、电路与系统等二级学科以及信息与通信系统、光学工程等相关一级学科的拓展,形成了若干新的科学技术增长点,如光波与光子技术、信息显示技术与器件、高速光纤通信与光纤网等,成为下一世纪信息科学与技术的重要基石之一。

本学科的研究方向有相对论电子学、微波电子学、等离子体电子学、太赫兹电子学、微真空电子学、纳米电子学与生物电磁学。

本专业设有“长江学者计划”特聘教授岗位、博士后流动站、国家级重点学科博士点、硕士点。

固体物理学讲义.(PDF)

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绪论一固体物理的研究对象固体物理是研究固体的结构及其组成粒子原子离子电子等之间相互作用与运动规律以阐明其性能与用途的学科 固体按结构分类取向对称晶体学上不允许的长程平移序和同时具有长程准周期性准晶准晶体短有序程无明确周期性非晶态非晶体长程有序规则结构晶态晶体:)(,:)(,:)( 二固体物理的发展过程人们很早注意到晶体具有规则性的几何形状还发现晶体外形的对称性和其他物理性质之间有一定联系因而联想到晶体外形的规则性可能是内部规则性的反映十七世纪C Huygens 试图以椭球堆集的模型来解释方解石的双折射性质和解理面十八世纪RJH 认为方解石晶体是由一些坚实的y ua &&相同的平行六面体的小基石有规则地重复堆集而成的到十九世纪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系统为进一步研究晶体机构的规律提供了理论依据1912年劳埃首先提出晶体可以作为X 射线的衍射光栅索末菲发展了固体量子论费米发展了统计理论在这些研究的基础上逐渐地建立了固体电子态理论能带论和晶格动力学固体的能带论提出了导电的微观机理指出了导体和绝缘体的区别并断定有一种固体它们的导电性质介乎两者之间叫半导体四十年代末五十年代初以锗硅为代表的半导体单晶的出现并以此制成了晶体三极管进而产生了半导体物理这标志着固体物理学发展过程的又一次飞跃为了适应微波低噪音放大的要求曾经出现过固体量子放大器脉泽1960年出现的第一具红宝石激光器就是由红宝石脉泽改造而成的可以说固体物理学尖端技术和其他学科的发展相互推动相辅相成的作用反映在上述的固体新材料与新元件的发现和使用上新技术和其他学科的发展也为固体物理学提供了空前有利的研究条件三固体物理的学科领域随着生产及科学的发展固体物理领域已经形成了象金属物理半导体物理晶体物理和晶体生长磁学电介质包括液晶物理固体发光超导体物理固态电子学和固态光电子学等十多个子学科同时固体物理的本身内核又在迅速发展中主要有1研究固体中的元激发及其能谱以更深入更详细地分析固体内部的微观过程揭示固体内部的微观奥妙2研究固体内部原子间结合力的综合性质与复杂结构的关系掌握缺陷形成和运动以及结构变化相变的规律从而发展多功能的复合材料以适应新的需要3研究在极低温超高压强磁场强辐射条件下固体的性质4表面物理----在研究体内过程的基础上进入了固体表面界面的研究5非晶态物理----在研究晶态的基础上开始进入非晶态的研究即非晶体中原子电子的微观过程四固体物理的研究方法固体物理主要是一门实验性学科但是为了阐明所揭示出来的现象之间的内在的本质联系就必须建立和发展关于固体的微观理论实验工作与理论工作之间要相互密切配合以实验促进理论以理论指导实验相辅相成相得益彰第一章晶体结构固体的结构决定其宏观性质和微观机理本章主要阐明晶体中原子排列的几何规则性1-1 一些晶格的实例晶体组成微粒具有空间上按周期性排列的结构基元当晶体中含有多种原子多种原子构成基本的结构单元格点结点结构中相同的位子图1-1-1 结构中相同的位子点阵晶体中格点的总体又称为布拉菲点阵布拉菲格子这种格子的特点是每点周围的情况都一样如果晶体由完全相同的一种原子组成则这种原子所组成的网格也就是布拉菲格子和结点所组成的相同如果晶体的基元中包含两种或两种以上的原子则每个基元中相应的同种原子各构成和结点相同的网格不过这些网格相对地有位移而形成所谓的复式格子显然复式格子是由若干相同的布拉菲格子相互位移套构而成晶格通过点阵中所有节点的平行直线簇和平行平面簇构成的网格元胞反映晶格周期性的最小重复单元侧重最小重复单元每个元胞中只有一个格点晶胞晶体学单胞既反映晶格周期性又反映晶格的空间对称性的最小重复单元侧重空间对称性每个元胞可能不止一个格点一单原子组成的元素晶格1简单立方晶格图1-1-2 原子球的正方排列及其各层球完全对应层叠形成的简单立方晶格2体心立方晶格的典型单元及堆积方式图1-1-3体心立方晶格的典型单元及体心立方晶格的堆积方式3原子球最紧密排列方式与面心立方晶格和六角密排晶格图1-1-4原子球最紧密排列方式当层叠是ABABAB方式则构成六角密排晶格当层叠是ABCABCABC方式则构成面心立方晶格4金刚石类晶格金刚石类晶格是由面心立方单元的中心到顶角引8条对角线在其中互不相邻的4条对角线的中点各加一个原子就得到金刚石类晶格结构也可看成面心立方沿体对角线平移1/4体对角线套购而成除金刚石外半导体硅和锗也具有类似金刚石类晶格结构图1-1-5金刚石类晶格结构的典型单元二化合物晶体的结构1NCl类晶格结构其好似于简单立方晶格只是每一行相间地排列着正的和负的离子N a+和Cl-碱金属和卤族元素的化合物都具有类似的结构Cl类晶格结构2C其好似体心立方晶格只是体心和顶角是不同的离子3闪锌矿ZS类晶格结构和金刚石类晶格结构相仿只要在金刚石晶格立方单元的对角线位置上放置一种原子在面心立方位置上放置另一种原子441-2晶格的周期性对于晶格的周期性通常用元胞和基矢来描述图1-2-1 中除4外均为最小单元由此元胞的选取并不是唯一的但各种晶格元胞都有习惯的选取方式并用元胞的边矢量作晶格的基矢基矢之间并不都相互正交图1-2-1平面元胞示意图1 简单立方晶格的元胞三个基矢分别zy x e a a e a a e a v v v v v v ===32,,为a 13321a a a a =×⋅vv r2 面心立方晶格的元胞三个基矢分别为)(2),(2),(2321j i a a j i a a j i a a v v v v v v v v v +=+=+=43321a a a a =×⋅vv r3体心立方晶格的元胞三个基矢分别为)(2),(2),(2321k j i a a k j i a a k j i a a v v v v v v v v v v v v −+=+−=++−=23321a a a =×⋅v v r a)3322a l a l ++}设为元胞中任意一处的位子矢量r vQ代表晶体中的任一物理量则Q ()(11a l r Q r +=vv l 1l 2l 3为整数即任意两元胞中相对应的点的物理性质相同我们可以用表示一种空间点阵{a l a l a l v v v 321++即一组l 1l 2l 3的取值表示格子中的一个格点l 1l 2l 3所有可能的集合就表示一个空间格子实际晶体可以看成在上述空间格子的每个格点上放置一组基元可为多种原子这个空间格子表征了晶格的周期性称为布拉菲格子Cu 的面心立方晶格Si 的金刚石晶格和NaCl 晶格均具有相同的布拉菲格子—面心立方格子它们的晶格结构虽然不同但具有相似的周期性自然界中晶格的类型很多但只可能有十四种布拉菲格子。

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2007年中科院福建物质结构研究所固体物理试题
一、简要回答以下问题:(共40分)
1)(6分)什么是原胞?什么是单胞?什么是维格纳-赛兹原胞?
2)(8分)请说出固体结合的四种基本形式,并举出实例(即列出四种材料分别以这四种基本形式结合成晶体)。

3)(6分)金属淬火后为什么变硬?
4)(6分)请说出金属晶体受热膨胀后费米能EF如何变化,为什么?
5)(6分)由N个碳原子组成的金刚石晶体,一个能带最多可填充多少个电子?为什么?
6)(8分)晶体中电子的散射机制主要有哪两种?其散射几率与温度的关系如何?
二、(20分)石墨是层状结构的晶体,在同一层内,原子成二维蜂巢形排列,每个原子有三个最近邻,最近邻距离为a。

(1)画出这个二维蜂巢形排列,请问这个二维蜂巢形排列为什么不是一个布喇菲点阵?
(2)如何选取最小基元,使它成为一个布喇菲点阵。

请画出这个布喇菲点阵,写出基矢表达式,将基矢在图中标出。

三、(20分)(1)请推导出绝对零度下金属自由电子费米能量的表达式;
(2)对于一个简单立方点阵的单价金属,已知晶格常数为a,请写出费米波矢、费米温度及费米面上电子波长的表达式。

四、(30分)(1)温度一定,一个光学波的声子数目多,还是声学波的声子数目多?为什么?
(2)对同一个振动模式,温度高时声子数目多,还是温度低时声子的数目多?为什么?
(3)高温时,频率为ω的格波的声子数目与温度有何关系?
五、(40分)对于一个二维的正方形晶体,
(1)位于其第一布里渊区顶角的自由电子的能量是位于布里渊区边界中点处自由电子的能量的b倍,求b值。

(2)相应材料的晶体势场为),2cos2(cos2),(0ayaxVyxVππ+−= 请求出第一布里渊区边界面中点的能隙。

(3)利用(2)中得到的结果,请问一个二价的晶体呈金属性的条件是什么?科目。

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