课程简介
这门课会讲什么？
1. 晶体结构的周期性和典型晶体的晶格结构；倒格子的概念，明确倒格子和正格子的关系； 14种布拉菲格子及其特征；
2. 固体结合的方式及本质；离子性和范德瓦尔斯结合的特点；平衡间距、结合能和体弹模量的计算；
3. 晶格振动色散关系的确定和晶格热熔的量子理论；计算晶格振动模式密度；
4. 能带理论的近自由电子近似和紧束缚近似两种模型；用能带理论解释固体的导电性；
5. 准经典运动的特点；建立晶体中电子运动的基本物理图像；
6. 金属电子论的基本内容；电子热熔的计算方法；了解接触电势差和功函数；
7. 缺陷的种类与材料导电性的关联。
你将收获什么？
1. 具备分析具有周期性特征材料性能的能力；
2. 具备查阅文献获取固体物理相关前沿知识的能力；
3. 具有分析问题和解决复杂问题的综合能力；
4. 具备建立物理模型并用来解释宏观现象的能力。
5. 理解科学家科技报国的斗志和家国情怀。
适合什么人学习？
1. 对材料研究感兴趣的人士；
2. 学习过高等数学、量子力学、热力学统计物理学等课程的材料类、物理类学生，且有半导体物理类课程学习需求。
课程大纲
课程章节
- 引言
- 第一章 晶体结构
- 第二章 固体的结合
- 第三章 晶格振动与晶体的热学性质
- 第四章 能带理论
- 第五章 晶体中电子在电场和磁场中的运动
- 第六章 金属电子论
- 第七章 晶体中的缺陷和扩散
引言
1.1 引言
第一章 晶体结构
2.1 1.1 晶格的周期性与典型的晶体结构
2.2 1.2 晶向和晶面
2.3 1.3 空间点阵类型
2.4 1.4倒格子
2.5 第一章测验
第二章 固体的结合
3.1 2.1 晶体结合类型与特性
3.2 2.2 离子晶体的结合能及马德隆常数的计算
3.3 2.3 共价晶体及其成键态与反键态
3.4 第二章测验
第三章 晶格振动与晶体的热学性质
4.1 3.1 简谐近似和一维单原子链
4.2 3.2 一维双原子链
4.3 3.3 三维晶格的振动
4.4 3.4 简正振动和声子
4.5 3.5 晶格振动模式密度
4.6 3.6 晶体热容的量子理论--爱因斯坦模型
4.7 3.7 晶体热容的量子理论--德拜模型
4.8 第三章测验
第四章 能带理论
5.1 4.1 布洛赫定理
5.2 4.2 布里渊区
5.3 4.3 近自由电子近似
5.4 4.4 三维周期势场近自由电子近似
5.5 4.5 紧束缚近似
5.6 4.6 能态密度与费米面
5.7 第四章测验
第五章 晶体中电子在电场和磁场中的运动
6.1 5.1 准经典运动及其速度
6.2 5.2 准经典运动的加速度与质量
6.3 5.3 恒定电场作用下电子的运动
6.4 5.4 导体、绝缘体和半导体的能带论解释
6.5 5.5 在恒定磁场中电子的运动
6.6 5.6 回旋共振
6.7 5.7 德哈斯-范阿尔芬效应
6.8 第五章测验
第六章 金属电子论
7.1 6.1 经典电子气
7.2 6.2 自由电子气的量子理论
7.3 6.3 电子气热容量
7.4 6.4 电导率和欧姆定律
7.5 6.5 金属的热导率
7.6 6.6 霍尔效应
7.7 6.7 功函数和接触电势差
第七章 晶体中的缺陷和扩散
8.1 7.1 晶体缺陷的基本类型
8.2 7.2 热缺陷的统计理论
8.3 7.3 晶体中的扩散
8.4 7.4 离子晶体的点缺陷及导电性
