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固体物理

《固体物理》是清华大学出版社出版发行韦丹著作的实体书。

固体物理基本信息

固体物理目录

第1章 绪论1

1.1 古希腊的原子论1

1.2 固体物理的发展史4

1.3 自然界中的固体及固体物理学7

本章小结10

本章参考文献10

第2章 化学键和晶体形成11

2.1 原子的量子模型12

2.2 离子键和离子晶体15

2.3 共价键和共价晶体19

2.4 金属键和典型金属23

2.5 原子和分子固体25

本章小结29

本章参考文献30

本章习题30

第3章 固体结构32

3.1 晶体的几何描述32

3.2 对称性与晶格结构的分类36

3.2.1 对称性与二维布拉菲点阵的分类37

3.2.2 点群与三维布拉菲点阵的分类39

3.3 晶体的自然结构43

3.3.1 元素晶体的结构43

3.3.2 化合物的结构: 泡林规则47

3.4 倒易点阵和布里渊区51

3.4.1 倒易点阵51

3.4.2 布里渊区53

3.5 衍射与晶体结构的测定56

3.5.1 X射线衍射、电子衍射和中子衍射58

3.5.2 衍射理论65

3.6 无序固体结构71

3.6.1 非晶体73

3.6.2 准晶体75

3.6.3 液晶78

本章小结85

本章参考文献86

本章习题87

第4章 晶格振动和固体热性质89

4.1 爱因斯坦声子模型91

4.2 德拜声子模型94

4.3 晶格动力学和中子衍射98

4.3.1 晶格动力学98

4.3.2 光学支和声学支101

4.3.3 声子能谱的中子衍射测定105

本章小结108

本章参考文献109

本章习题109

第5章 固体电子理论111

5.1 德鲁德模型: 自由电子气体113

5.2 索末菲模型: 自由电子费密气体117

5.2.1 电子的比热容121

5.2.2 电导率和热导率123

5.2.3 电子从金属表面的热发射125

5.2.4 霍尔效应127

5.3 能带理论129

5.3.1 布洛赫定理130

5.3.2 紧束缚模型132

5.3.3 弱晶格势近似136

5.3.4 密度泛函理论与能带计算法的介绍139

5.3.5 真实能带和费密面141

5.3.6 半经典模型和有效质量146

本章小结149

本章参考文献149

本章习题151

第6章 固体的电性质: 输运过程154

6.1 导体155

6.2 半导体159

6.2.1 半导体的特性161

6.2.2 载流子浓度和迁移率167

6.2.3 半导体器件的基本概念179

6.3 超导体189

6.3.1 超导体的特性191

6.3.2 唯象理论194

6.3.3 微观BCS理论199

本章小结202

本章参考文献202

本章习题204

第7章 固体的磁性207

7.1 磁性的量子力学根源210

7.1.1 单原子近似: 原子磁矩211

7.1.2 自由电子近似: 朗道能级214

7.2 磁性的类别217

7.2.1 抗磁性217

7.2.2 顺磁性219

7.2.3 铁磁性225

7.2.4 反铁磁性和亚铁磁性230

7.3 自旋与基本粒子的相互作用233

7.3.1 中子磁性衍射和磁结构233

7.3.2 自旋波与中子非弹性散射235

7.3.3 电子自旋共振和核磁共振239

本章小结242

本章参考文献243

本章习题245

第8章 固体的介电性质和光学性质247

8.1 固体的光性质、电性质和磁性质的统一249

8.2 洛伦兹光学模型和电极化过程251

8.2.1 德鲁德金属光学模型256

8.3 激光: 爱因斯坦的受激辐射理论258

8.3.1 辐射的量子力学理论258

8.3.2 微波激射器和激光器260

本章小结263

本章参考文献264

本章习题265

索引266

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材料学科专业的固体物理课程教学改革探析 材料学科专业的固体物理课程教学改革探析

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《:固体物理》是材料学科专业开设的一门重要基础课。根据固体物理课程理论性强和材料学科专业的特点,结合作者讲授固体物理的心得和体会,在材料学科专业的固体物理教学内容、教学方法和考核方法的改革上进行了初步探讨。

复合材料力学物理学分支

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硒的新型氢化物有望成为高温超导体

中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所极端环境量子中心Alexander F. Goncharov研究团队与意大利国家光学研究所高压化学专家Federico Aiace Gorelli合作,成功合成了硒的新型氢化物。该氢化物是一种潜在的高温超导体,对超导电性的研究具有重要意义。这一研究成果在线发表在《物理评论B》上 (Phys. Rev. B 97, 064107 (2018))。

近期凝聚态物理领域的重要事件是在203 K发现了硫氢体系具有超导电性;硒作为硫同一主族元素,硒氢体系的研究也引起了广泛关注。此前,有两个研究团队通过第一性原理和密度泛函理论预测出硒氢体系也存在几种高温超导体,但是这几种材料在自然界中并不存在,因此合成出这几种硒氢材料是研究硒氢体系超导电性的先决条件。

固体所研究团队利用金刚石对顶砧高压技术,通过外施压力改变分子间相互作用,并结合激光加热技术诱导压腔内硒和氢发生化学反应,成功合成硒的新型氢化物。研究发现,当压力超过5 GPa,高压腔内的硒-氢气的拉曼光谱呈现出新的Se-H和H-H振动模式,且其震动模式随压力变化。高压同步辐射X射线衍射分析表明这种新的氢化物为理论预测中具有Cccm空间群的H3Se。该氢化物在低温下可以稳定到至少40 GPa,并在23 GPa出现疑似的金属化现象。而且,H3Se在高压下的行为与Cccm H3S相似,但合成的压力远低于后者。结合理论预测,硒氢体系很有可能会在较低压力下实现超导转变;H3Se的合成对于研究硒氢体系的超导电性具有重要意义。

硒氢化合物在显微镜下的形貌:(a) 固态硒化氢(H2Se);(b) Cccm H3Se晶体;(c) H3Se晶体变不透明,疑似金属化。

文章链接:https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.97.064107

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