緒論一.固體物理學的研究對象

固體的結構及其組成粒子（原子、離子、分子、電子等）之間相互作用與運動規律，以闡明其性能和用途。固體物理是固體材料和器件的基礎學科，是新材料、新器件的生長點。固體是由大量的原子（或離子）組成，1023個原子/cm3。固體結構就是指這些原子的排列方式。物理學論文有約1/3屬于凝聚態(固體物理學)二.固體的分類晶體:規則結構，分子或原子按一定的周期性排列。

長程有序性，有固體的熔點。E.g.水晶巖鹽

非晶體：非規則結構，分子或原子排列沒有一定的周期性。

短程有序性，沒有固定的熔點。玻璃橡膠

準晶體:有長程的取向序，有準周期性，但無長程周期性。

沒有缺陷和雜質的晶體叫做理想晶體。缺陷:缺陷是指微量的不規則性。

三.固體物理的一些主要研究方向:有機固體:電,磁,光,超導.量子Hall效應:整數,分數.人工微結構:半導體超晶格,量子點,量子線,量子阱,聲子晶體,光子晶體準晶體高溫超導C60C納米管石墨烯磁性,巨磁阻自旋電子學四.固體物理學發展的特點新的實驗條件和技術日新月異，為固體物理不斷開拓出新的研究領域。極低溫、超高壓、強磁場等極端條件、超高真空技術、表面能譜術、材料制備的新技術、同步輻射技術、核物理技術、激光技術、光散射效應、各種粒子束技術、電子顯微術、穆斯堡爾效應、正電子湮沒技術、磁共振技術等現代化實驗手段，使固體物理性質的研究不斷向深度和廣度發展,并成為微電子技術、光電子學技術、能源技術、材料科學等技術學科的基礎。理論研究更加深入,所用方法包括重整化群(RG,DMRG,NRG等),DMFT,MonteCarlo,DFT等,并越來越依賴計算機進行大規模計算.黃昆，韓汝琦.《固體物理》,高教出版社.CharlesKittel.Introductiontosolidstatephysics.GeraldBurns,SolidStatePhysicsP.M.Chaikin,T.C.Lubensky,Principlesofcondensedmatterphysics馮端,金國鈞,凝聚態物理學方俊鑫，陸棟.《固體物理學》（上）,上海科學技術出版社.閻守勝.《固體物理基礎》,北京大學出版社.胡安,章維益,《固體物理學》主要參考書§1.1

晶體的共性一.宏觀特性:自限性、晶面角守恒、解理性、晶體的各向異性、晶體的對稱性、固定的熔點。1.晶體所具有的自發地形成封閉凸多面體的能力稱為自限性。（能量最小）2.晶體沿某些確定方位的晶面劈裂的性質，稱為晶體的解理性，這樣的晶面稱為解理面。3.晶面角守恒定律:屬于同一品種的晶體，兩個對應晶面間的夾角恒定不變。石英晶體：a、b

間夾角總是141o47′；a、c

間夾角總是113o08′；b、c

間夾角總是120o00′。4.晶體的各向異性:彈性模量,熱膨脹,導熱系數,電導率,折射率等.5.晶體的對稱性:晶體在某幾個特定方向上可以異向同性，這種相同的性質在不同的方向上有規律地重復出現，稱為晶體的對稱性。6.晶體固定的熔點:給某種晶體加熱，當加熱到某一特定溫度時，晶體開始熔化，且在熔化過程中保持不變，直到晶體全部熔化，溫度才開始上升，即晶體有固定的熔點。二.微觀特性:周期性.密排六方結構（hcp）面心立方結構（fcc）體心立方結構簡單立方結構

NaCl結構典型晶體：NaCl、LiF、KBrCsCl結構典型晶體：CsCl、CsBr、CsI

金剛石結構典型晶體：金剛石、Si、Ge注:每個不同顏色的球表示相同的C原子

閃鋅礦結構

許多重要的半導體化合物都是閃鋅礦結構。典型晶體：ZnS、CdS、GaAs、-SiC

在晶胞頂角和面心處的原子與體內原子分別屬于不同的元素。Na炸Cl結構Cs吧Cl結構金剛棟石結慢構閃鋅把礦結細構BA基矢肅和原哈胞Wi既gn廁er溫-S姥ei正tz原胞§1鉗.3晶體幸的宏貸觀對數稱性一、由點對違稱操緩作若一撐個空趣間圖闊形經覽過一故空間意操作捉（線買性變楚換）膝，其變性質捷復原手，則絡稱此芽空間旺操作殼為對筑稱操熊作。棵由于割對稱冶操作表前后竹圖形北中任澆意兩億點間今的距險離保瓜持不垂變，而故此拘線性哄變換你為正備交變織換。棕點麻對稱撐操作顆：在飽對稱獸操作坡過程職中至迷少有稅一點郊保持田不動董。點對倘稱操樸作要競素：點：平對稱行中心爪；線鄰：對精稱軸殃；面懸：對頑稱面住。二、概晶體悶的對次稱軸炭定理瓶若丘一晶飽體繞爭一直菌線至澆少轉顏過角或角的報整數贈倍，其性灘質復立原，擠稱為基臭轉角鴿，稱到為癥對稱驅軸的章軸次形。晶體課的對糊稱軸抵定理先：晶漫體中恨只有1，2，3，4，6五種對檔稱軸途。三、釣晶體賠中八桐種獨趁立的元對稱蘆要素旋轉湯對稱宰軸Cn（真農旋轉車）旋轉裙－反臭映軸Sn（旋山轉與棉反映普的復吧合操蒜作）晶體柔繞一夾直線圾轉過辱一基星轉角蒼（此璃時晶幸體未探復原眨），由緊接枯著對懷一垂赤直于仍此直謎線的美平面沿反映竿，使孩晶體史復原門。C1(1困)C2(2濾)C3(3勤)C4(4畝)C6(6蓮)S1或CS(m母)S2或Ci(i覺)S3=C3+CSS4S6=C3+Ci晶體兔中獨序立的鄰對稱的要素虎：C1(1脅)、C2(2仔)、C3(3模)、C4(4另)、C6(6退)、Ci(i筐)、CS(m嚴)和S4四、頑點群實際沙晶體兄中的仿對稱鄭性就隙是由啞以上梨八種零獨立肉對稱稿要素買的組可合組膀成，觀共有32種不算同的姜組合辯方式雜，稱夕為32種點炒群。點群排符號極：Sc程h?n趙fl繪ie猴s符號主軸瘦：Cn、Dn、Sn、T和OCn：n次旋燈轉軸覆；Sn：n次旋叼轉－肉反映劣軸；Dn：n次旋倚轉軸介加上牧一個猴與之海垂直刊的二博次軸T：芝四面咱體群撤；O：妻八面覆體群圣。腳標鞋：h、v、dh：垂珍直于n次軸館（主萌軸）焰的水京平面龍為對蒼稱面僵；v：含n次軸根（主班軸）沈在內輔的豎捐直對旬稱面丑；d：垂捷直于郵主軸鳳的兩堡個二旺次軸剝的平像分面扔為對野稱面克。§1勵.4晶系僅和Br暮av查ai提s格子一、覽晶胞芬與軸爛矢坐揭標系晶胞遼：既輩能反值映晶浩體的末對稱寧性特棗征又和能反繼映晶綱格周拜期性條（平嚼移對笛稱性巾）的禮重復測單元藝。軸矢剛：a、b、c晶胞瘡參量作：a、b、c、、閘、嘩0bac0bacAD二、桿軸矢寶坐標框系中皂的方貌向指微數和治面指浩數晶向薄指數晶向貍指數夸：從吐一個昏格點療出發占，沿響晶向傻前進廳到另務一格蓬點的香位移憲矢量相：m’a+n’b+p’cm’:n’:p’=m:n:p，其雜中l、m、n為互裝質整翅數，命則稱[mn閥p]為晶童向指拐數。隸等聲效晶叮向（姿等效削方向米）：mn掩p2.晶面挺指數么在一狠平面雪族中甲，取產一個蟻不過嗚原點漂的平攪面，辰它在療三個泄坐標憤軸上檔的截插距分綠別為ua、vb和wc，其中h、k、l為互辟質整耽數，困則定辯義該爺晶面的膝面指糧數為遺（hk飲l）。等效餐晶面住：{hk女l}三、希晶系根據輩晶體潤的對惹稱性慣特征料，可將仁晶體箭劃分鵲為七菌個晶寒系。0bac晶系對稱性特征晶胞參數所屬點群Bravais格子三斜只有C1或CiabcC1、CiP單斜唯一C2或CSabc==90oC2、CS、C2hP、C正交三個C2或CSabc=＝=90oD2、C2V、D2hP、C、I、F三方唯一C3或S6a=b=c=＝90oC3、S6、D3C3Ｖ、D3dR四方唯一C4或S4a=bc=＝=90oC4、S4、C4h、D4C4V、D2d、D4hP、I六方唯一C6或S3a=bc=＝90o=120oC6、C3h、C6h、D6、C6V、D3h、D6hH立方四個C3a=b=c=＝＝90oT、Th、TdO、OhP、I、F四、Br日av建ai皆s格子根據鋪晶體默的對供稱性逼特征峽，我狂們將缸晶體如劃分冰成七型個晶姥系，旦每個成晶系助都有涌一個錄能反誦映其描對稱盯性特芳征的和晶胞快。由館于空何間點虛陣是畏從晶若格經蕉數學眼抽象踏得來漂的，粘因此典空間椒點陣鵝也應巴分別勿屬于理這七姿個晶們系。村并且晨可按抱所屬油晶系宰的軸圓矢坐出標系萌找出忍其相哀應的安單胞辛。我厘們將依這種屑既能哀反映呆平移皮對稱另性又億能反賽映所恰屬晶秋系對投稱性促特征稅的空您間點