固体物理

课程编码：085400M04002T 英文名称：Solid State Physics 课时：50 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：周圣明

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。

量子力学、热力学统计物理、普通物理、高等数学等

第一章 绪论 1学时
第1节 发展历史学习方法学习要求
第二章 第一章 晶体结构 8学时
第1节 1.1 晶体的特征
第2节 1.2 空间点阵
第3节 1.3 晶格的周期性 基矢
第4节 1.4 密勒指数
第5节 1.5 倒格子
第6节 1.6 晶体的特殊对称性 对称操作
第7节 1.7 晶系 布喇菲原胞
第8节 1.8 密堆积 配位数
第9节 1.9 晶体衍射的一般介绍
第10节 1.10 原子散射因子
第11节 1.11几何结构因子
第三章 第二章 晶体的结合 3学时
第1节 2.1 晶体的结合类型
第2节 2.2 结合力的一般性质
第3节 2.3 分子晶体的结合能（非极性）
第4节 2.4 离子晶体的结合能
第5节 2.5 共价结合
第四章 第三章 晶格振动 9学时
第1节 3.1 一维原子链的振动
第2节 3.2 晶格振动的量子化 声子
第3节 3.3 长波近似
第4节 3.4 固体比热
第5节 3.5 非简谐效应
第6节 3.6 确定晶格振动谱的实验方法
第五章 第四章 晶体缺陷 3学时
第1节 4.1 缺陷的类型
第2节 4.2 热缺陷数目的统计
第3节 4.3 热缺陷的运动 产生和复合
第4节 4.4 扩散和原子布朗运动
第5节 4.5 扩散的微观机制
第6节 4.6 离子导电性
第六章 第五章 固体电子论基础 6学时
第1节 5.1 电子气的能量状态
第2节 5.2 电子气的费密能量
第3节 5.3 金属中电子气的热容量与Pauli顺磁性
第4节 5.4 功函数和接触势差
第5节 5.5 布洛赫波 周期性势场的影响
第6节 5.6 克龙尼克-潘纳(Kroning-Penney)模型 能带概念
第7节 5.7 晶体中电子运动的速度和加速度 有效质量
第8节 5.8 能带的形成 金属、半导体和绝缘体 空穴概念
第七章 第六章 半导体 10学时
第1节 6.1 能带结构 回旋共振
第2节 6.2 本征半导体
第3节 6.3 杂质态
第4节 6.4 N型和P型半导体
第5节 6.5 电导率 迁移率
第6节 6.6 霍尔效应 量子霍尔效应 分数量子霍尔效应
第7节 6.7 半导体中的光吸收 激子
第8节 6.8 PN结中的光学过程 超晶格 量子阱
第八章 第七章 能带理论 5学时
第1节 7.1 布洛赫定理
第2节 7.2 一维周期场中电子运动的近自由电子近似
第3节 7.3 三维周期场中电子运动的近自由电子近似
第4节 7.4 紧束缚近似（TBA）
第5节 7.5 正交化平面波方法
第6节 7.6 赝势方法
第7节 7.7 De Haas－Van Alphen效应
第九章 第八章 超导电性 3学时
第1节 8.1 超导电性的发现及超导体的基本性质
第2节 8.2 超导电性的唯象理论
第3节 8.3 超导电性的微观理论 BCS理论 Josephson结
第4节 8.4 超导电性研究展望 室温超导
第十章 总复习和习题课 3学时
第1节 总复习和习题课

周圣明，中科院上海光机所研究员，博士生导师，主要研究方向为激光与光学材料。