固体物理学
固体物理学是研究固体物质的物理性质、微观结构、构成物质的各种粒子的运动形态,及其相互关系的科学。它是物理学中内容极丰富、应用极广泛的分支学科。
.固体通常指在承受切应力时具有一定程度刚性的物质,包 ..
.非晶态固体的物理性质同晶体有很大差别,这同它们的原子结构、电子态以及各种微观过程有密切联系。从结构上来分,非晶态固体有两类。一类是成分无序,在具有周期性的点阵位置上随机分布着不同的原子或者不同的磁矩;另一类是结构无序,表征长程序的周期性完全破坏,点阵失去意义。但近邻原子有一定的配位关系,类似于晶体的情形,因而仍然有确定的短程序。
.例如,金属玻璃是无规密积结构,而非晶硅是四面体键组成的无规网络。20年代发现,并在70年代得到发展的扩展 X射线吸收精细结构谱技术,成为研究非晶态固体原子结构的重要手段。 .无序体系的电子态具有其独特的性质,安德森在他的富有开创性的工作中,探讨了无序体系中电子态局域化的条件,10年之后,莫脱在此基础上建立了非晶态半导体的能带模型,提出迁移率边的概念。 .在无序体系中,电子态有局域态和扩展态之分。在局域态中的电子只有在声子的合作下才能参加导电,这使得非晶态半导体的输运性质具有新颖的特点。1974年人们掌握了在非晶硅中掺杂的技术,现在非晶硅已成为制备高效率太阳能电池的重要材料。 .非晶态合金具有特殊的物理性质。例如,它们的电阻率较大而其温度系数小。有的材料有很大的拉伸强度,有的具有优异的抗腐蚀性,可与不锈钢相比。非晶态磁性合金具有随机变化的交换作用,可导致居里温度的改变(大多数材料居里温度变低),同时在无序体系中,缺陷失去原有的意义。因而非晶态磁性固体可以在较低的外磁场下达到饱和,磁损耗减小。所以,非晶态合金具有多方面用途。 无序体系是一个复杂的新领域,非晶态固体实际上是一个亚稳态。目前对许多基本问题还存在着争论,有待进一步的探索和研究。 .新的实验条件和技术日新月异,为固体物理不断开拓出新的研究领域。极低温、超高压、强磁场等极端条件、超高真空技术、表面能谱术、材料制备的新技术、同步辐射技术、核物理技术、激光技术、光散射效应、各种粒子束技术、电子显微术、穆斯堡尔效应、正电子湮没技术、磁共振技术等现代化实验手段,使固体物理性质的研究不断向深度和广度发展。 .由于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、生命科学、地学等的影响日益增长,正在形成新的交叉领域。 |
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