固体结构与电子结构：从体相到纳米
课程编码：1802120702J1P3005H
英文名称：Structure and Electronic Structure of Solids: From Bulk to Nano
课时：50
学分：2.50
课程属性：专业课
主讲教师：贺蒙等
教学目的要求
本课程是针对从事纳米材料、纳米器件等方向的研究生开设的一门专业课程。纳米科技与工程是一门多学科交叉融合的新兴学科，在从事纳米科学研究的过程中，化学、化工或材料背景的研究生，常因缺乏纳米材料结构和电子结构相关物理知识，阻碍科学研究的深入。而物理背景的研究生在将经典的固体结构和电子结构理论知识应用于纳米材料研究时也会遇到不少问题。本课程则从适用于体相体系的固体结构和电子结构理论出发，结合纳米体系的特征，阐述关于固体结构和电子结构的基本概念、基本理论、研究方法、表征技术，以及它们在纳米材料和纳米器件研究中的应用。希望通过本课程的学习，学生能够掌握固体结构与电子结构相关的基本概念和基本理论，并能将这些基本概念和基本理论应用到解决纳米材料和纳米器件研究中的实际问题中去。
预修课程
普通物理、普通化学
大纲内容
第一章 体相周期性固体结构 9学时 贺蒙
第1节 周期性与点阵
第2节 周期性固体的对称性
第3节 周期性固体中物理性质的对称性
第二章 体相非周期固体（Aperiodic solid）结构 2学时 贺蒙
第1节 非周期有序固体及其结构描述方法
第2节 无序固体及其结构描述方法
第三章 纳米化对固体结构的扰动 2学时 贺蒙
第1节 结构弛豫
第2节 表面结构重组
第3节 原子团簇
第四章 基于X射线衍射的结构分析技术 9学时 贺蒙
第1节 体相周期性固体对X射线的衍射
第2节 纳米化对于周期性固体X射线衍射信号的影响
第3节 无序固体对于X射线的衍射
第五章 基于高能电子束的结构分析技术 3学时 贺蒙
第1节 电子束与固体的相互作用
第2节 薄固体对电子束的散射与衍射
第3节 周期性固体的高分辨透射电子成像
第六章 固体的结合 2学时 郭令举
第1节 固体结合的基本形式和基本规律
第2节 离子晶体、共价晶体、分子晶体、原子晶体及氢键晶体
第七章 晶格振动与晶体的热学性质 4学时 郭令举
第1节 一维单原子链的振动
第2节 格波、简正坐标、声子
第八章 自由电子气模型 5学时 郭令举
第1节 模型与基态性质
第2节 自由电子气热学性质
第3节 电场中的自由电子
第4节 自由电子气模型的局限性
第九章 能带理论 5学时 郭令举
第1节 布洛赫定理与布里渊区
第2节 近自由电子模型
第3节 费密面、能态密度和能带的特点
第十章 尺寸与维度 3学时 郭令举
第1节 介观体系的物理
第2节 纳米微粒
第3节 团簇
第4节 低维体系的电子结构
第十一章 第一性原理计算方法 6学时 郭令举
第1节 多电子系统的量子多体理论
第2节 密度泛函理论
第3节 局域密度近似与广义梯度近似
第4节 交换关联泛函
教材信息
1、
固体物理基础（第3版）
阎守胜
2011年6月
北京大学出版社
参考书
1、
固体物理学@An Introduction to X-ray crystallography-Second Edition
黄昆原著，韩汝琦改编@M. M. Woofson
1988年11月@2010年1月
高等教育出版社@剑桥大学出版社（Cambridge University Press）
课程教师信息
贺蒙，国家纳米科学中心正高级工程师，博士生导师，中国物理学会X射线衍射专业委员会委员。2002毕业于中科院物理所，2005年入职国家纳米科学中心工作至今。郭令举，国家纳米科学中心项目研究员，硕士生导师。2012年在中国科学院固体物理研究所获凝聚态物理博士学位，2012年6月加入国家纳米科学中心至今。