材料物理（2023年春-21级）

周炜 夏开胜 李珍

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 省级一流课程介绍
    • 1.2 教师团队介绍
    • 1.3 “材料物理”的由来
    • 1.4 课程任务、地位、内容、授课特点及要求
  • 2 统计物理基础
    • 2.1 宏观量的统计性质
      • 2.1.1 宏观与微观
    • 2.2 微观粒子系统
      • 2.2.1 微观粒子的特征
      • 2.2.2 微观粒子的相空间
      • 2.2.3 近独立粒子系统
    • 2.3 玻尔兹曼统计
      • 2.3.1 两个有用的代数工具
      • 2.3.2 经典、近独立粒子系统的微观态数
      • 2.3.3 玻尔兹曼分布
    • 2.4 费米统计
      • 2.4.1 费米子系统的微观态数、费米分布
      • 2.4.2 费米相空间的相格数、量子态数及态密度
      • 2.4.3 费米能级
    • 2.5 玻色统计
      • 2.5.1 玻色子系统的微观态数、玻色分布
    • 2.6 本章小结
  • 3 材料的点缺陷
    • 3.1 点缺陷的学习意义及要点
    • 3.2 点缺陷的类型及缺陷反应
      • 3.2.1 晶格和亚晶格
      • 3.2.2 点缺陷的定义、符号和类型
      • 3.2.3 点缺陷的反应式及浓度
    • 3.3 点缺陷的形成
      • 3.3.1 本征点缺陷的形成
      • 3.3.2 杂质点缺陷的形成
      • 3.3.3 非化学计量点缺陷的形成
      • 3.3.4 点缺陷的缔合、本节小结
    • 3.4 缺陷平衡
      • 3.4.1 单质晶体中肖特基缺陷的热力学平衡
      • 3.4.2 单质晶体中弗伦克尔缺陷的热力学平衡
      • 3.4.3 化合物中本征缺陷的热力学平衡
      • 3.4.4 非化学计量和杂质缺陷的热力学平衡
    • 3.5 点缺陷的扩散
      • 3.5.1 扩散的宏观规律和微观机制
      • 3.5.2 质点扩散系数的微观形式
    • 3.6 缺陷与金属氧化（扩展）
    • 3.7 点缺陷的测定方法（扩展）
    • 3.8 能带理论简介
  • 4 材料的磁学
    • 4.1 引言
    • 4.2 材料的磁性分类及磁性来源
      • 4.2.1 电子轨道角动量和轨道磁矩
      • 4.2.2 单电子及原子（离子）的自旋角动量和自旋磁矩
      • 4.2.3 原子（离子）的总角动量和总磁矩
    • 4.3 抗磁性及顺磁性
    • 4.4 铁磁性
    • 4.5 反铁磁性和亚铁磁性
    • 4.6 磁相互作用及磁化机理
  • 5 材料的电导
    • 5.1 载流子及其迁移
    • 5.2 平衡半导体的电子电导
      • 5.2.1 半导体中平衡载流子的浓度
      • 5.2.2 本征半导体中平衡载流子的浓度
      • 5.2.3 杂质半导体中平衡载流子的浓度
      • 5.2.4 杂质补偿半导体、简并半导体及半导体的电导率
    • 5.3 非平衡载流子
    • 5.4 pn结
    • 5.5 材料的离子电导
    • 5.6 快离子导体
      • 5.6.1 几种典型的快离子导体
      • 5.6.2 快离子导体的结构特征（自学）
      • 5.6.3 杰出校友事迹
  • 6 材料的光电子学
    • 6.1 本章导入
    • 6.2 材料的光吸收
      • 6.2.1 光吸收概念、吸收系数和吸收光谱
      • 6.2.2 材料光吸收的5种类型
    • 6.3 材料的光发射
      • 6.3.1 光发射的基础知识
      • 6.3.2 半导体发光
      • 6.3.3 分立中心发光（了解）
    • 6.4 光电导、光生伏特效应
      • 6.4.1 光电导效应
      • 6.4.2 光生伏特效应
    • 6.5 激光
      • 6.5.1 激光的特性
      • 6.5.2 激光产生的基本原理
      • 6.5.3 激光器的组成、分类及举例
  • 7 电介质材料的极化
    • 7.1 本章导入：电介质和极化
    • 7.2 电介质极化的微观形式
    • 7.3 压电性
      • 7.3.1 压电性概论、弹性应力与应变
      • 7.3.2 电介质晶体的对称性与电偶极矩
      • 7.3.3 α-石英晶体的压电性
      • 7.3.4 压电常数矩阵、压电材料
    • 7.4 自发极化与热释电效应
      • 7.4.1 自发极化
      • 7.4.2 热释电效应
    • 7.5 铁电性
      • 7.5.1 铁电性及其宏观特征
      • 7.5.2 铁电体的结构相变
      • 7.5.3 电畴结构、电滞回线、技术极化
    • 7.6 反铁电性
    • 7.7 铁性、多铁性（拓展）
缺陷平衡

学习目标：

理解质量作用定律应用于缺陷反应的条件，掌握本征点缺陷热力学平衡的推导和结论，学会分析单因素点缺陷平衡，掌握点缺陷浓度与温度、非化学计量、气氛、掺杂的关系。