Физика твердого тела Курс лекций

материалов на развитие технологий
• Тема 2. Точечная симметрия. Текстуры. Симметрия

в науке, технике и технологиях
• Тема 3. Симметрия строения кристалла
• Тема 4. Индексы Миллера и Миллера-Браве кристаллографических направлений и плоскостей. Некоторые формулы структурной кристаллографии. Обратная решётка
• Тема 5. Экспериментальные методы структурных исследований кристаллов
• Тема 6. Основы рентгеноструктурного анализа
• Тема 7. Химические связи в кристаллах инертных газов и ионных кристаллах. Ионные радиусы
• Тема 8. Ковалентная, металлическая и водородная связь. Кристаллохимические радиусы. Образование и синтез кристаллов.
• Тема 9. Фононы и колебания решетки. Один атом в базисе
• Тема 10. Фононы и колебания решетки. Два атома в базисе
• Тема 11. Методы исследований законов дисперсии фононов
• Тема 12. Закон Гука для анизотропной сплошной среды
• Тема 13. Упругие волны в кристаллах. Уравнение Кристоффеля. Кристаллы в
акустоэлектронике и пьезотехнике
• Тема 14. Температурная зависимость теплоемкости твердых тел. Модель Эйнштейна
• Тема 15. Модель теплоемкости Дебая
• Тема 16. Ангармонические эффекты в кристаллах
• Тема 17. Типы поляризации твердых тел. Внутреннее поле в диэлектриках
• Тема 18. Диэлектрическая релаксация. Уравнение Дебая

физику твердого тела. —М.: Наука, 1978.
2. Ашкрофт Н., Мермин Н.

Физика твердого тела. Т.1,2. —М.: Мир, 1979.
3. Зиненко В.И., Сорокин Б.П., Турчин П.П. Основы физики твердого тела. —М.: Физматлит,2001.
4. Павлов П.В., Хохлов А.Г. Физика твердого тела – М: Высшая школа, 2000.
5. Физика твердого тела. Под редакцией И.К.Верещагина – М: Высшая школа, 2001.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
5. Шаскольская М.П. Кристаллография. —М.: Высшая школа, 1984.
6. Задачи по физике твердого тела./Под. ред. Г.Дж.Голдсмита. —М.: Наука, 1976.
7. Переломова Н.В., Тагиева М.М. Задачник по кристаллофизике. —М.: Наука, 1982.

выпавшие снежинки всегда
шестиугольны, пушисты, как перышки, с шестью
лучами? Почему точно

также не выпадают
пятиугольные или семиугольные …
И. Кеплер

микроскопическим строением и составом, прогнозирование и поиск
новых материалов и физических

эффектов в
Них


ФТТ - это основа для физического материаловедения, физики металлов,
физика проводников,
физики диэлектриков и полупроводников,
физики магнитных явлений,
физики наноматериалов.

О физике твердого тела

в зависимости от их атомно-молекулярного строения.



Физика твердого тела -сравнительно

новая дисциплина начала формироваться в начале 20-го века, однако ускоренное развитие получила во
второй половине 20 века.

кристаллов.
квантовая физика.
практические потребности в объяснении свойств
материалов и необходимость

направленного поиска
материалов с заданными свойствами.

физики диэлектриков и полупроводников,
физики магнитных явлений.

только в определенном интервале температур и давлений.

беспримесный

гранями
кристаллов данного вещества постоянны и
характерны для данных кристаллов
(Никола Стенон

-1669 г.)
• Закон рациональных параметров: взаимные
наклоны граней таковы, что отрезки,
отсекаемые плоскостями граней на
кристаллографических осях (продолжениях
ребер), относятся как целые числа.
(Закон Р.Ж.Гаюи -1781 г.)

Научный подход к изучению кристаллов начал формироваться в средние века.

кристаллографы пришли к заключению, что для кристаллов характерна пространственная трехмерная

периодичность укладки образующих их элементов – минимальных блоков, содержащих атомы или молекулы .

С точки зрения теории симметрии периодичность возникает под действием элементов симметрии – называемых трансляцией.

Кристаллы дают многочисленные примеры проявлений
геометрической симметрии, однако, число законов симметричного строения ограничено и их действие точно известно.

и статистической механикой. Свободная энергия F системы определяется как:

F = U – TS
U - внутренняя энергия, S – энтропия, T – абсолютная температура

Минимум F соответствует наиболее устойчивому состоянию системы и определяет ее конфигурацию.

Система из n частиц характеризуется 6n параметрами:
компонентами векторов координат и импульсов.
Взаимодействие частиц определяет внутреннюю энергию U.

В низшем энергетическом состоянии (при T= 0) F = U и состояние системы частиц определяется минимумом внутренней энергии U(r).

Многообразие типов атомов и сил, действующих между атомами определяет , громадное разнообразие конкретных кристаллических структур. Возникновение конкретных структур можно рассматривать как закон природы.

на развития мировой цивилизации.
Первый кристаллических резонатор - разработан в

1921 г. У. Кэди.
В 1927 г. были созданы часы на основе кварца с частотой колебания 50 кГц.

с 50-х гг. 20 в произошла замена электронных ламп на

миниатюрные высокоэффективные полупроводниковые устройства, которые нашли широкое применение:
в приборах связи, управляющих устройствах и компьютерной технике.

В настоящее время в полупроводниковой электронике – диодах, транзисторах, микросхемах различной степени интеграции и т. п.
используется преимущественно синтетический сверхчистый кремний,
в светодиодах, инжекционных лазерах – материалы на основе арсенида галлия (и ему подобных).