固体物理发展史

固体物理学发展史
　　固体物理学研究固体物质物理性质微观结构构成物质种粒子运动形态相互关系科学物理学中容极丰富应极广泛分支学科
　　固体通常指承受切应力时具定程度刚性物质包括晶体非晶态固体简单说固体物理学基问题：固体什原子组成？样排列结合？种结构形成？特定固体中电子原子取什样具体运动形态？宏观性质部微观运动形态什联系？种固体应？探索设计制备新固体研究特性开发应
　　相长时间里研究固体晶体早18世纪阿维晶体外部规性定认识布喇格1850年导出14种点阵费奥罗夫1890年熊夫利1891年巴洛1895年建立晶体称性群理固体理发展找基数学工具影响深远
　　1912年劳厄等发现X射线通晶体衍射现象证实晶体部原子周期性排列结构加布喇格父子1913年工作建立晶体结构分析基础磁序结构晶体增加旋磁矩序排列称性直20世纪50年代舒布尼科夫建立磁序晶体称群理
　　第二次世界战发展中子衍射技术磁性晶体结构分析重手段70年代出现高分辨电子显微镜点阵成技术晶体结构观察方面进步60年代起开始研究超高真空条件晶体解理表面原子结构20年代末发现低电子衍射技术60年代改善成研究晶体表面力工具年发展扫描隧道显微镜相高分辨率探测表面原子结构
　　晶体结构物理化学性质晶体结合基形式密切关系通常晶体结合基形式分成：高子键合金属键合价键合分子键合（范德瓦耳斯键合）氢键合根X射线衍射强度分析晶体物理化学性质者晶体价电子局域密度分布洽理计算准确判定该晶体具种键合形式
　　固体中电子状态行解固体物理化学性质基础维德曼夫兰兹1853年实验确定金属导热性导电性间关系验定律洛伦兹1905年建立电子典统计理够解释述验定律法说明常温金属电子气热容贡献甚原泡利1927年首先量子统计成功计算电子气磁性索末菲1928年量子统计求电子气热容输运现象解决典理困难
　　布洛赫布里渊分角度研究周期场中电子运动基特点固体电子带理奠定基础电子征量定量范围准连续级组成带相邻两带间量范围完整晶体中电子许具量称禁带利带特征泡利相容原理威耳逊1931年提出金属绝缘体相区带模型预言介两者间存半导体尔半导体发展提供理基础
　　贝尔实验室科学家晶体带进行系统实验理基础研究时掌握高质量半导体单晶生长掺杂技术导致巴丁布喇顿肖克莱1947～1948年发明晶体
　　固体中立方厘米1022粒子*电磁互作联系起固体物理学面实际体问题固体中粒子间种种具特点耦合方式导致粒子具特定集体运动形式体运动形式造成固体千差万物理性质
　　汉密尔顿1839年讨排成阵列质点系微振动1907年爱斯坦首先量子处理固体中原子振动模型简单原子独立作频率振动德拜1912年采连续介质模型重新讨问题固体低温热容正确温度关系玻恩卡门时开始建立点阵动力学基础原子间力简谐力情况晶体原子振动形成种模式点阵波种波量量子称声子固体热容热导电导光学性质等起重作
　　派尼斯玻姆1953年提出：库仑作长程性质固体中电子气密度起伏形成振荡称等离子体振荡种振荡量量子称等离激元实验证明电子束通金属薄膜量损耗源激发电子气等离激元考虑电子间互作带理单电子状态变成准电子状态准电子效质量包含粒子相互作效应样空穴变成准粒子半导体中电子空穴间屏蔽库仑吸引作结合成激子种复合准粒子
　　低温度热扰动强度降低某固体中出现宏观量子现象中重开默林昂斯1911年发现金属汞42K具超导电性现象迈斯纳奥克森菲尔德1933年发现超导体具完全抗磁性现象基础30年代建立超导体电动力学热力学理
　　伦敦1946年敏锐提出超导电性宏观量子现象预言磁通量子化1961年果真实验发现磁通量子实验值伦敦预计值半正验证库珀提出电子配概念弗罗利希1950年提出超导电性源金属中电子点阵波耦合预言存位素效应年实验证实
　　1957年巴丁库珀施里弗成功提出超导微观理名BCS理50年代苏联学者京茨堡朗道阿布里考索夫戈科夫建立证超导态宏观波函数应满足方程组导出第二类超导体基特性继江崎玲於奈1957年发现半导体中隧道效应加埃沃1960年发现超导体单电子隧道效应效应求超导体重信息久约瑟夫森1962年预言库珀隧道效应月果然实验证实开拓超导宏观量子干涉现象应新领域
　　固体磁性久历史研究领域抗磁性物质通性源磁场中电子轨道运动变化20世纪初30年代许学者努力建立抗磁性基理范扶累克1932年证明某抗磁分子中会出现磁性朗道1930年证明导体中传导电子非局域轨道运动产生抗磁性量子效应居里1895年测定磁体磁化率温度关系朗万1905年出磁性典统计理出居里定律磁性量子理连量实验研究导致磁盐绝热磁致冷技术出现电子磁振技术微波激射放器发明固体波谱学建立
　　固体物理学中相变占重位涉熔化凝聚凝固晶体生长蒸发相干衡相变动力学界现象等19世纪吉布斯研究相衡热力学厄费斯脱1933年种相变作分类60年代发生相变点界现象做量研究总结出标度律普适性卡达诺夫1966年指出界点粒子间关联效应起重作威耳逊1971年采量子场中重正化群方法证界现象标度律普适性计算界指数取成功
　　晶体少存种杂质缺陷固体物性功材料技术性起重作半导体电学发光学等性质赖中杂质缺陷规模集成电路工艺中控制利杂质缺陷极重贝特1929年群方法分析晶体中杂质离子电子级分裂开辟晶体场新领域数十年领域积累量研究成果磁振技术微波激射放器固体激光器出现准备基础
　　硬铁磁体硬超导体高强度金属等材料功然技术性强硬赖材料中种缺陷运动硬铁磁体中缺陷磁畴壁超导体中量子磁通线高强度金属中位错线采取适工艺缺陷材料微结构钉住动益提高技术性
　　高分辨电子显微术正促更深层次研究杂质缺陷复合物电子磁振穆斯堡尔效应正电子堙没技术等已成研究杂质缺陷力手段理助拓扑学非线性方程解正缺陷研究开辟新方
　　60年代起开始超高真空条件研究晶体表面征特性吸附程等通粒子束（光束电子束高子束原子束）外场（温度电场磁场）表面相互作获关表面原子结构吸附物特征表面电子态表面元激发等信息加表面理研究形成表面物理学
　　体相晶体表面具独特结构物理化学性质表面原子处环境体原子样表面原子层范围表面组分原子排列形成二维结构体行晶面样缘表面微观粒子处势场体样形成独具特征表面粒子运动状态限制粒子表面层运动具相应征量行表面物理化学性质起重作
　　非晶态固体物理性质晶体差原子结构电子态种微观程密切联系结构分非晶态固体两类类成分序具周期性点阵位置机分布着原子者磁矩类结构序表征长程序周期性完全破坏点阵失意义邻原子定配位关系类似晶体情形然确定短程序
　　例金属玻璃规密积结构非晶硅四面体键组成规网络20年代发现70年代发展扩展X射线吸收精细结构谱技术成研究非晶态固体原子结构重手段
　　序体系电子态具独特性质安德森富开创性工作中探讨序体系中电子态局域化条件10年莫脱基础建立非晶态半导体带模型提出迁移率边概念
　　序体系中电子态局域态扩展态分局域态中电子声子合作参加导电非晶态半导体输运性质具新颖特点1974年掌握非晶硅中掺杂技术现非晶硅已成制备高效率太阳电池重材料
　　非晶态合金具特殊物理性质例电阻率较温度系数材料拉伸强度具优异抗腐蚀性锈钢相非晶态磁性合金具机变化交换作导致居里温度改变（数材料居里温度变低）时序体系中缺陷失原意义非晶态磁性固体较低外磁场达饱磁损耗减非晶态合金具方面途
　　序体系复杂新领域非晶态固体实际亚稳态目前许基问题存着争进步探索研究
　　新实验条件技术日新月异固体物理断开拓出新研究领域极低温超高压强磁场等极端条件超高真空技术表面谱术材料制备新技术步辐射技术核物理技术激光技术光散射效应种粒子束技术电子显微术穆斯堡尔效应正电子湮没技术磁振技术等现代化实验手段固体物理性质研究断深度广度发展
　　固体物理身微电子技术光电子学技术源技术材料科学等技术学科基础固体物理学科素固体物理研究文已占物理学中研究文三分时固体物理学成实验手段化学物理催化学科生命科学学等影响日益增长正形成新交*领域
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