固体物理  085400M04002T

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:周圣明
授课时间: 星期二,第1、2、3 节
授课地点: 13号楼111
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、11、12、13、14、15、16、17
课程编号: 085400M04002T 课时: 50 学分: 3.00
课程属性: 专业核心课 主讲教师:周圣明 助教:
英文名称: Solid State Physics 召集人:

教学目的、要求

本课程综合利用多门课程(量子力学、统计物理、电动力学、普通物理、高等数学等)的基本知识,结合相关学科的前沿和热点,阐述固体结构与性能的基本理论和基本知识,包括晶体结构、结合、缺陷、声子、金属电子、半导体、能带理论和超导以及固体的热学、电学、光学和磁学等基本物理性质的普遍规律。重点培养学生的创新能力、综合能力和实践能力,是固体电子学、凝聚态和材料科学(包括信息材料、能源材料等)等专业方向的学生的基础课。

预修课程

量子力学、热力学统计物理、普通物理、高等数学等

教 材

课件PPT为主

主要内容

第一章,晶体的结构与晶体的结合(布喇菲格子,维格纳-塞茨原胞,典型晶体结构,密勒指数,倒格子,对称性,对称操作,晶体衍射,晶体生长,晶体的结合类型,结合能);第二章,晶格振动(声学波和光学波,周期性边界条件,晶格振动的量子化,声子,布里渊区,长波近似,LST关系,离子晶体的光学性质,极化激元,固体比热,非简谐效应,热传导,热膨胀,确定晶格振动谱的实验方法);第三章,晶体缺陷(缺陷的类型,位错的运动和检测,热缺陷数目的统计,扩散和原子布朗运动,离子导电性,燃料电池);第四章,固体电子论基础(经典自由电子论,量子自由电子论,电子气,态密度,费米面,热容量,Pauli顺磁性,功函数和接触势差,热电子发射,布洛赫波,克龙尼克-潘纳模型,能带,有效质量,导体、半导体、绝缘体、空穴);第五章,半导体(带隙,元素半导体与化合物半导体,本征半导体,杂质态,半导体统计学,导带与价带结构,回旋共振,电导率,迁移率,霍尔效应与量子霍尔效应,光学性质,半导体能带工程,宽禁带半导体,LED,LD);第六章,能带理论(单电子近似,布洛赫定理,近自由电子近似,紧束缚方法和能带计算中的其它近似方法,第一布里渊区与费米面,布洛赫电子在外场中的运动与准经典理论,确定能带结构的实验方法);第七章,超导基本特性(迈斯纳效应,唯象理论,同位素效应,BCS理论,库珀对,约瑟夫森效应,超导电子学,超导量子干涉仪,室温超导)。

参考文献

1.   方俊鑫    陆栋   主编,《固体物理学》 (上、下册)
2.   黄昆  原著,韩汝琦改编,《固体物理学》
3.   C.Kittel , Introduction to Solid State Physics
    (第8版:C.基泰尔著,项金钟 吴兴惠  译) 
4.   MIT开放课程:http://ocw.mit.edu/  
5.   曾谨言 ,《量子力学》
6.   汪志诚 ,《热力学统计物理》
7.   郭硕鸿 ,《电动力学》
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