固体物理论文范文

半导体材料的综述摘要：电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的学生：章灵电阻温度系数的物质称为半导体：室温时电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm之间。

温度升高时电阻率则减小。

半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。

锗和硅是最常用的元素半导体；化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物（砷化镓、磷化镓等）、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）。

除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

半导体还可分为本征半导体和杂质半导体。

关键词：半导体的发展；半导体的特性；半导体杂质；能带结构引言半导体早在十九世纪就最先被英国科学家发现，他发现半导体的电阻随着温度的变化并不同其他一般的金属，半导体的电阻与金属相反它随着温度的升高而减小，随后法国科学家发现了半导体和电解质接触现成的结，在光照下出现了伏特效应，在不到三十年后德国科学家有发现了半导体第三个特性即，半导体的整流效应。

1.1半导体的发展半导体的发现实际上可以追溯到很久以前，1833年，英国巴拉迪最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属，一般情况下，金属的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。

这是半导体现象的首次发现。

不久，1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照下会产生一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应，这是被发现的半导体的第二个特征。

1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应，这是半导体又一个特有的性质。

半导体的这四个效应，(霍尔效应的余绩──四个伴生效应的发现)虽在1880年以前就先后被发现了，但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。

而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。

实际上，任何材料都不是连续的，在微观尺度，每个原子都是分立的，其质量都集中在原子实内，连续介质的振动实际上是所有原子振动的总和，因而，先分析一下独立双原子分子的振动，以获取一个清晰的物理图像，对分析晶格振动是有益的。

晶体原子间的相互作用能从简单入手，我们仍以双原子分子为例。

两原子之间的相互作用能为U(r)，其中r为两原子间的距离；把U(r)在平衡位置r0附近作泰勒展开：(3-3)在平衡位置合力为零，即，当δ很小时，作二级近似，有：(3-4)故恢复力，这就是胡克定律，为屈强系数；以上近似叫简谐近似。

取质心坐标系，，则有，故其固有频率*为.图3-2考虑第n个粒子的受力情况，它只受最近邻粒子的相互作用，即分别受到来自第n-1个粒子及第n+1个粒子的弹性力：;和；从，及合力，得：(3-5)在列出(3-5)式时已假设晶格中足够长，忽略边界，故以行波作试探解，即以代入(3-5)式，，利用，和，有：，即：(3-6)由此看出，格波的波速一般是波长的函数。

(3-6)式代表一维布喇菲格子的色散关系，它正是我们所寻求的结果。

如图3-3所示。

这条色散关系曲线所具有的特征，不仅适用于一维情况，还可以推广到二维和三维。

图3-3*对于一个质量为M的独立的一维简谐振子，如果弹簧的刚度系数为k，则振动动力学方程是Md2x/dt2=kx；这个方程的解为 x=Acos[(k/M)1/2t]；振子的能量包括动能E k和势能E p，E=E k+E p=kA2/2。

设想一条弹簧被截成二段，其屈强系数则变成原来的二倍，如果物体两端各有一条弹簧相连，则其屈强系数还要加倍，此时，设想把两弹簧的另一端分别固定在两面镜子上，则上述物体及其象的振动将构成一维晶格的某一振动模式。

(2)q空间的对称性：第一布里渊区色散关系的周期对称性，其周期为,即.让我们用一个例子来说明其物理起因：考虑和的点，其对应的波长为和，如果后者存在的话，其振动必如图3-5所示。

大学固体物理论文固体物理是物理学中研究固体物质的微观结构、物理性质及其相互关系的重要分支学科。

它对于理解材料的特性、开发新的材料以及推动现代科技的发展都具有极其关键的作用。

固体物理所涵盖的内容十分广泛，从晶体结构到电子能带结构，从热学性质到光学性质等等。

其中，晶体结构是固体物理的基础。

晶体是由原子、分子或离子在空间按照一定的周期性规律排列而成的。

我们通过X 射线衍射等技术可以确定晶体的结构，了解原子之间的距离、角度等参数。

不同的晶体结构会导致不同的物理性质。

例如，金刚石和石墨都是由碳元素组成，但由于它们的晶体结构不同，导致了性质上的巨大差异。

金刚石是硬度极高的绝缘体，而石墨则是良好的导体且质地较软。

在固体物理中，电子的能带结构是一个核心概念。

根据量子力学的理论，电子在晶体中的运动状态不再是自由的，而是受到晶体周期性势场的影响，形成一系列的允许能带和禁带。

能带结构直接决定了固体的导电性质。

金属的能带结构特点是存在部分填充的能带，使得电子能够自由移动，从而表现出良好的导电性。

而对于绝缘体，其能带结构中存在较宽的禁带，电子难以跨越，导致电流难以通过。

半导体则处于两者之间，其禁带宽度相对较窄，通过适当的掺杂等手段可以改变其导电性能，这也是现代半导体器件的基础。

热学性质也是固体物理研究的重要方面。

固体中的热传导主要通过晶格振动（声子）和自由电子来实现。

对于良好的导体，电子对热传导的贡献较大；而对于绝缘体，热传导主要依赖于晶格振动。

比热是衡量固体吸收热量能力的重要参数。

经典理论在解释低温下固体的比热时遇到了困难，而量子理论则成功地给出了合理的解释。

固体的光学性质同样引人关注。

当光与固体相互作用时，会发生反射、折射、吸收和发射等现象。

这些光学性质与固体的能带结构、杂质和缺陷等密切相关。

例如，半导体材料在吸收一定能量的光子后，可以发生电子从价带跃迁到导带的过程，从而产生光电效应，这在太阳能电池等领域有着重要的应用。

半导体PN结PN结是采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结。

一：了解PN结前先来了解几个内容：1.N型半导体掺入少量杂质磷元素（或锑元素）的硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子（如硅原子）被杂质原子取代，磷原子外层的五个外层电子的其中四个与周围的半导体原子形成共价键，多出的一个电子几乎不受束缚，较为容易地成为自由电子。

于是，N型半导体就成为了含电子浓度较高的半导体，其导电性主要是因为自由电子导电。

2.P型半导体掺入少量杂质硼元素（或铟元素）的硅晶体（或锗晶体）中，由于半导体原子（如硅原子）被杂质原子取代，硼原子外层的三个外层电子与周围的半导体原子形成共价键的时候，会产生一个“空穴”，这个空穴可能吸引束缚电子来“填充”，使得硼原子成为带负电的离子。

这样，这类半导体由于含有较高浓度的“空穴”（“相当于”正电荷），成为能够导电的物质。

3.电子与空穴的移动（1）漂移运动上面叙述的两种半导体在外加电场的情况下，会作定向运动。

这种运动成为电子与空穴（统称“载流子”）的“漂移运动”，并产生“漂移电流”。

根据静电学，电子将作与外加电场相反方向的运动，并产生电流（根据传统定义，电流的方向与电子运动方向相反，即和外加电场方向相同）；而空穴的运动方向与外加电场相同，由于其可被看作是“正电荷”，将产生与电场方向相同的电流。

两种载流子的浓度越大，所产生的漂移电流越大。

（2）扩散运动由于某些外部条件而使半导体内部的载流子存在浓度梯度的时候，将产生扩散运动，即载流子由浓度高的位置向浓度低的位置运动，最终达到动态平衡状态。

二、PN结的形成采用一些特殊的工艺可以将上述的P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起。

在二者的接触面的位置形成一个PN结。

P型、N型半导体由于分别含有较高浓度的“空穴”和自由电子，存在浓度梯度，所以二者之间将产生扩散运动。

浅谈固体物理学中的基本理论——固体物理基础课程小论文姓名：学号：班级：新能源1301时间：2015年12月浅谈固体物理学中的基本理论摘要：固体物理是物理学领域中最为活跃的一个学科之一，它从电子、原子和分子的角度研究了固体的结构和性质。

它与普通物理、热力学与统计物理、材料科学，特别是量子力学等学科有着密切关系。

固体物理着重研究的是晶格振动和晶体的热学性质、自由电子论和能带理论、半导体、固体的磁性、超导体等。

本文将一固体物理基础课程所学内容为基础，结合所看所思所感对固体物理中的基本理论知识作出简单的分析。

关键词：固体物理；能带理论；晶体缺陷；晶格振动；红外物理1.晶体参数及固体物理中的态函数1.1晶体参数不同的晶面和晶向具有不同的原子排列和不同的取向。

材料的各种物理性质、力学行为、相变、X光和电子衍射特性等都和晶面、晶向有密切的关系。

为了研究和描述材料的性质和行为，首先就要设法表征晶面和晶向。

为了便于确定和区别晶体中不同方位的晶向和晶面，国际上通用密勒（Miller）指数来统一标定晶向指数与晶面指数。

1.1.1晶向指数[uvw](1)建立以晶轴a，b，c为坐标轴的坐标系，各轴上的坐标长度单位分别是晶胞边长a，b，c，坐标原点在待标晶向上(2)选取该晶向上原点以外的任一点P(xa，yb，zc)(3)将xa，yb，zc化成最小的简单整数比u，v，w，且u∶v∶w = xa∶yb∶zc(4)将u，v，w三数置于方括号内就得到晶向指数[uvw]1.1.2晶面指数(hkl)(1)建立一组以晶轴a，b，c为坐标轴的坐标系，令坐标原点不在待标晶面上，各轴上的坐标长度单位分别是晶胞边长a，b，c(2)求出待标晶面在a，b，c轴上的截距xa，yb，zc（该晶面与某轴平行，则截距为∞）(3)取截距的倒数1/xa，1/yb，1/zc(4)将这些倒数化成最小的简单整数比h，k，l，使h∶k∶l= 1/xa∶1/yb∶1/zc(5)如有某一数为负值，则将负号标注在该数字的上方，将h，k，l置于圆括号内，写成(hkl)，则(hkl)就是待标晶面的晶面指数1.1.3倒格子由于一个晶面系包含所有个点，而任意两格点间所通过的平行晶面数总是个整数。

固体物理论文题目固体物理的发展与前景姓名李...学号********..专业年级物理指导教师陈..固体物理的发展与前景摘要：本文对于固体物理中晶体结构以及其性质，做了简单介绍，并探讨了固体物理的一些应用，以及它在国家项目中的情况和今后的发展前景。

关键字：晶体结构，固体物理，固体激光器，固体表面物理化学。

一、固体物理学研究的对象固体物理学是研究固体的结构及其主城的粒子（原子、离子、电子等）之间相互作用于运动规律，以阐明其性能与用途的学科。

固体的内部结构和运动形式很复杂，这方面的研究是从晶体开始的，因为晶体的内部结构简单，而且具有明显的规律性，较易研究。

以后进一步研究一切处于凝聚状态的物体的内部结构、内部运动以及它们和宏观物理性质的关系。

这类研究统称为凝聚态物理学。

由于固体物理本身是微电子技术、光电子学技术、能源技术、材料科学等技术学科的基础，也由于固体物理学科内在的因素，固体物理的研究论文已占物理学中研究论文三分之一以上。

同时，固体物理学的成就包括各种优异的半导体材料、超导体材料、磁性材料、合金材料、人造晶体、超大规模集成电路等。

而且，其实验手段对化学物理、催化学科、生命科学、地学等的影响日益增长，正在形成新的交叉领域。

固体物理对于技术的发展有很多重要的应用，晶体管发明以后，集成电路技术迅速发展，电子学技术、计算技术以至整个信息产业也随之迅速发展。

其经济影响和社会影响是革命性的。

这种影响甚至在日常生活中也处处可见。

二、固体物理中的测量固体物理奠基于上世纪三十年代，开始在简单固体的领域中取得成果，采用的主要是“还原论”的思维方法，即将复杂事物尽可能还原为简单，寻找一定的规律后再用于复杂体系。

在历经约半个世纪的发展，所研究的对象越来越复杂，高温超导电性、量子霍尔效应、巨磁阻、纳米材料、软物质、分子磁性、聚合物、人工导电材料等等一一进入研究领域。

研究工作的发展带来了新的思维，逐步形成新的观点和新的理论体系。

固体物理论文题目：固体铁磁性的物理本质学生姓名：邹之全学号： 20114380104 撰写日期：2014年4月30日摘要本文用半经典方法、唯象的方法以及微观角度分别讨论抗磁性、顺磁性和铁磁性固体的物理本质关键词磁化率, 原子磁矩, 磁场，温度，自发磁化，铁磁性目录1、引言： (1)2、固体磁性的分类及其特征 (1)3、正常抗磁性的半经典理论解释 (2)4、顺磁性的半经典理论解释 (3)5、铁磁性固体唯象理论 (5)5.1居里定律 (5)5.2外斯(Weiss)“分子场”理论 (5)5.3居里外斯定律 (6)5.4铁磁性的随温度变化的本质 (6)6、结束语 (8)7、参考文献 (9)1、引言：物质的磁性按他的不同特点可以分为强磁性以及弱磁性。

弱磁性只有在具有外磁场存在时才会有所表现，并且随着外磁场强度的增加而增大。

依据磁化强度的不同，弱磁性将分为顺磁性与抗磁性。

而强磁性表现在，不存在外场的时候物质本身会自已发生磁化现象，我们将这种现象称之为自发磁化现象。

为了减少体系中含有的能量，铁磁体内部自发的被分为许多小的区域，自发磁化在每个区域的方向都不相同，在这种没有外场的情况下，由自发磁化所产生的各个方向的磁矩就相互抵消了。

也就是总磁矩为零。

因此，在没有外加磁场作用在铁磁体上时，铁磁体并不显像出磁性。

【1】2、固体磁性的分类及其特征[2]固体的磁性按其不同性质，可分为抗磁性、顺磁性以及铁磁性三钟。

固体的原子的磁矩的相互作用和对外磁场的响应强度将导致固体的磁性发生变化。

固体的磁性一般是以磁化率χ来描述。

在外磁场中B，磁化率定义为：BM0μχ=其中M 为磁化强度，B为外磁场感应强度，0μ为真空磁导率。

根据大量实验结果，我们可以估计磁化率的大小，抗磁性固体磁化率的χ大小约-10-5~-10 -6数量级, 并且在温度变化时几乎不会发生改变;顺磁性固体磁化率的χ大小约10-2~10-5数量级。

χ与温度的变化呈现下式关系TC=χ（C 为居里常数），铁磁性固体χ拥有一个临界的温度C T ,当温度高于C T 时，铁磁性固体将变为顺磁性并满足关系cT T C-=χ（C T 为居里温度）。

固体物理学以其应用 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN南京理工大学《Materials Physics》结课论文固体物理学及其应用学院: 材料学院姓名：BUI DUC THU学号：914116010002目录引言 (1)1 固体物理学 (1)1.1 固体物理学概述 (1)1.2 固体理论和应用 (1)2半导体物理 (1)2.1半导体物理的概述 (1)2.2定义和分类 (2)2.3半导体的物理特性 (2)3固体物理的应用 (7)3.1固体物理在人工结构上的应用 (7)3.2固体物理在新功能材料的应用 (10)4 总结 (13)固体物理学及其应用引言材料的晶体结构是固体物理学的重要内容，而晶体的周期性是固体物理的核心基础。

晶体的周期性体现为晶格的周期性。

晶格的周期性产生了声子。

晶格周期性对电子的影响用Block定律来描述。

晶格周期性对电子的影响体现为电子能带。

固体物理学的这些概念可运用于金属，半导体，超导等一系列不同物质和物质状态。

本论文详细介绍了半导体物理学并描述了固体物理学在不同物质状态下的应用。

1固体物理学1.1固体物理学概述固体物理学是研究固体物质的物理性质，微观结构，构成物质的各种粒子的运动形态，及其相互关系的科学。

固体物理是微电子技术，光电子技术，能源技术，材料科学等技术的基础。

固体物理学涉及到固体的许多重要领域如固体的晶体结构，晶体原子动力学，晶体的电，磁，光性质，固体的结合和固体中的电子，能带理论，紧束缚电子模型等内容，而重点不在于描述固体的宏观物理性质，而是去简明和解锁这些性质，并找到调控这些性质的方法。

1.2固体理论和应用固体物理的重点内容是研究晶体中的周期性以其周期性结构中波的传播问题。

晶体的周期性体现为晶格的周期性，晶格的周期性又对电子的影响能用Block定理来描述。

而波在周期性结构中传播有特征是: 无论是弹性波，电磁波，德布罗意波相关理论的共同点是充分利用了晶体结构中的周期性，使问题变得简化，因此作为实空间变换而得到的波矢空间的重要性就被突出出来，波矢空间的基本单位是布里渊区，因此了解布里渊区内部和边界上的能量波矢关系就成为解决具体问题的关键。

大学固体物理论文哎呀，一提到大学固体物理，那可真是一门让人又爱又恨的学科啊！先来说说固体物理到底是个啥。

这玩意儿研究的是固体的结构、性质以及它们之间的关系。

你看那晶体，排列得整整齐齐，就像阅兵式上的方阵；再看那非晶体，乱得毫无章法，却也有自己独特的“魅力”。

记得我上大学那会，有一次老师在课堂上讲晶体的晶格结构，我听得云里雾里的。

课后，我跑到图书馆，找了一堆相关的书籍，打算自己好好研究一番。

那时候的我，就像一个在知识海洋里拼命游泳的人，却怎么也找不到岸。

我坐在图书馆的角落里，一本一本翻着那些厚重的书，眼睛都快看花了。

好不容易弄明白了晶格常数的概念，却又被倒格子空间给难住了。

咱们再来说说固体物理中的那些重要概念。

比如说能带理论，这可是理解固体导电性的关键。

就好比在一个大商场里，不同的楼层卖着不同价格的商品，而能带就像是这些楼层，电子在里面跳来跳去，决定了固体是导体、半导体还是绝缘体。

还有声子，它可不是什么音乐里的音符哦，而是晶格振动的能量量子。

想象一下，晶体里的原子们就像一群调皮的孩子，在不停地跳动，而声子就是它们跳动的“节奏”。

固体物理的应用那也是相当广泛。

从我们日常用的手机芯片，到超级计算机的核心部件，都离不开固体物理的知识。

就拿半导体来说吧，通过控制掺杂的浓度和类型，可以制造出各种各样的半导体器件。

这就像是厨师做菜，根据不同的食材和调料，做出一道道美味佳肴。

在学习固体物理的过程中，做实验也是必不可少的一部分。

有一次，我们做一个关于测量晶体电阻的实验。

我小心翼翼地连接着电路，眼睛紧紧盯着仪器上的数字，生怕出一点差错。

当看到数据逐渐稳定，并且和理论值相差不大的时候，我心里那叫一个激动，感觉自己就像一个成功破解谜题的侦探。

总之啊，大学固体物理这门课虽然难度不小，但只要你用心去学，就会发现其中的乐趣和奥秘。

它就像一座神秘的城堡，等待着我们去探索和发现。

希望正在学习这门课的同学们，不要被困难吓倒，勇敢地向前冲，相信你们一定会有所收获的！。