1、固體物理Solid State Physics一、課程基本情況課程類別：學科基礎課課程學分：3 學分課程總學時：48 學時，其中講課：48學時，實驗（含上機）：0學時，課外0學時課程性質：必修開課學期：第6學期先修課程：大學物理、高等數學、電磁場與電磁波、量子力學等適用專業：光電信息科學與工程、材料物理教材：蔣平、徐至中編著，固體物理簡明教程（第二版），復旦大學出版社，2007年開課單位：物理與光電工程學院光電工程系二、課程性質、教學目標和任務本課程的授課對象為光電信息科學與工程、材料物理專業本科生,為必修課，通過這門課程的學習，使學生理解晶體結構的基本描述，固體電子論和能帶理論，以及實際晶體

2、中的缺陷、雜質、表面和界面對材料性質的影響等，掌握周期性結構的固體材料的常規性質和研究方法，了解固體物理領域的一些新進展，為以后的專業課學習打好基礎。主要教學內容包括：固體物理的基本知識，包括晶體結構、晶體中原子和電子的運動、晶體結合等，并在此基礎上敘述固體的機械、熱學、電學、磁學、光學、超導電性等物理性質。重點研究固體的結構及組成粒子（原子、離子、電子等）之間的相互作用與運動規律，以固態電子論和固體的能帶理論為主要理論，闡明固體的性能和用途。三、教學內容和要求第1章晶體結構（10學時）緒論 HYPERLINK l _Toc7429 1.1布拉菲格子 HYPERLINK l _Toc19227

3、 1.2幾種典型的晶格結構 HYPERLINK l _Toc15738 1.3晶體的宏觀對稱性 HYPERLINK l _Toc16808 1.4晶列指數與晶面密勒指數 HYPERLINK l _Toc28596 1.5晶系 HYPERLINK l _Toc4217 1.6倒格子 HYPERLINK l _Toc23898 1.7二維晶體結構 HYPERLINK l _Toc6492 1.8確定晶體結構的方法(1)了解：固體物理學的研究內容、固體物理學的發展歷史和研究方法；晶格對稱性、晶體表面的幾何結構、非晶態材料的結構和準晶態。(2)理解:空間點陣和布拉菲格子的概念、密堆積和配位數的概念、晶

4、體的宏觀對稱性、倒格子的概念、X射線衍射分析晶體結構的方法。(3)掌握:倒格矢與正格矢關系、確定晶向指數和米勒指數的方法、晶面間距的計算方法。第2章晶體中的電子和聲子（8學時） HYPERLINK l _Toc11477 2.1布洛赫定理 HYPERLINK l _Toc19865 2.2布里淵區 HYPERLINK l _Toc1203 2.3克龍尼克-潘尼問題 HYPERLINK l _Toc21092 2.4許可帶與禁帶 HYPERLINK l _Toc4807 2.5一維布拉菲格子的晶格振動 HYPERLINK l _Toc3563 2.6一維復式格子的晶格振動 HYPERLINK l

5、 _Toc32136 2.7聲子（1）了解：三維晶格的振動規律。（2）理解：布里淵區的概念、克龍尼克潘納模型、許可帶與禁帶的基本概念、長波近似的概念、晶格振動的量子化和聲子的概念、長波近似的概念。（3）掌握：布洛赫定理、一維單原子鏈的振動規律、一維雙原子鏈的振動規律。第三章外場作用下晶體電子的運動（6學時） HYPERLINK l _Toc2500 3.1晶體中電子的速度 HYPERLINK l _Toc6473 3.2電子在外場作用下的加速度，有效質量，等能面 HYPERLINK l _Toc15808 3.3導體，絕緣體和半導體，布洛赫振蕩，空穴 HYPERLINK l _Toc18486

6、 3.4金屬的電導 HYPERLINK l _Toc11893 3.5霍爾效應（1）理解：晶體中電子運動的速度，加速度，有效質量和等能面的概念、禁帶，導帶，價帶的概念、金屬的能帶結構。（2）掌握：導體，絕緣體和半導體的能帶論解釋、費米分布函數、霍爾效應。第四章固體的熱學效應（8學時） HYPERLINK l _Toc25408 4.1電子的狀態密度 HYPERLINK l _Toc25854 4.2電子氣的費米能級 HYPERLINK l _Toc15192 4.3電子的熱容 HYPERLINK l _Toc12730 4.4固體的熱容 HYPERLINK l _Toc32180 4.5愛因斯

7、坦模型 HYPERLINK l _Toc31256 4.6德拜模型 HYPERLINK l _Toc23272 4.7固體的熱膨脹 HYPERLINK l _Toc4529 4.8固體的熱傳導（1）了解：金屬的經典電子氣理論、電子氣的基態性質。（2）理解：熱容的概念、愛因斯坦模型、德拜模型、固體的熱膨脹、熱傳導。（3）掌握：電子氣的狀態密度和費米能級；愛因斯坦模型和德拜模型解釋固體的比熱性質。第五章固體的機械性質（6學時） HYPERLINK l _Toc4123 5.1固體的結合類型 HYPERLINK l _Toc24893 5.2晶體的彈性 HYPERLINK l _Toc10919 5

8、.3范性形變和滑移 HYPERLINK l _Toc29224 5.4滑移與位錯 HYPERLINK l _Toc25050 5.5晶體中的其他缺陷（1）了解：范德瓦爾斯結合和元素和化合物晶體結合的規律性。（2）理解：離子性結合、金屬性結合、氫鍵、晶體的彈性相關概念。（3）掌握：共價結合、范性形變和滑移、 HYPERLINK l _Toc25050 晶體中的位錯缺陷。第六章半導體中的電子過程（10學時） HYPERLINK l _Toc27600 6.1半導體的能帶結構 HYPERLINK l _Toc32702 6.2雜質 HYPERLINK l _Toc14259 6.3載流子的統計 HY

9、PERLINK l _Toc22793 6.4半導體的輸運特性 HYPERLINK l _Toc27673 6.5載流子效應 HYPERLINK l _Toc5541 6.6非平衡載流子 HYPERLINK l _Toc22779 6.7 p-n結和晶體管 HYPERLINK l _Toc22134 6.8金屬-氧化物-半導體（MOS）結構（1）了解：非平衡載流子、異質結、MOS結構。（2）理解：典型半導體的能帶結構；半導體中的雜質類型；半導體中電子的費米統計分布。（3）掌握：半導體價帶頂和導帶底的能帶結構、 HYPERLINK l _Toc22793 半導體的電導率計算。四、課程考核1. 作業等：作業：6 次。2考核方式：閉卷考