?固體物理學(xué)，是研究固體物質(zhì)的物理性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)、構(gòu)成物質(zhì)的各種粒子的運動形態(tài)，及其相互關(guān)系的科學(xué)，它是物理學(xué)中內(nèi)容極豐富、應(yīng)用極廣泛的分支學(xué)科，固體物理對于技術(shù)的發(fā)展有很多重要的應(yīng)用，晶體管發(fā)明以后，集成電路技術(shù)迅速發(fā)展，電子學(xué)技術(shù)、計算技術(shù)以至整個信息產(chǎn)業(yè)也隨之迅速發(fā)展。其經(jīng)濟(jì)影響和社會影響是革命性的。

    研究歷史?

    早在18世紀(jì)r.j.阿維對晶體外部的幾何規(guī)則性就有一定的認(rèn)識，后來a..c..熊夫利在1891年以及.巴洛在1895年各自建立了晶體對稱性的群理論。這為固體的理論發(fā)展找到基本的數(shù)學(xué)影響深遠(yuǎn)。1912年勞厄等發(fā)現(xiàn)x射線通過晶體的衍射現(xiàn)象，證實了晶體內(nèi)部原子周期性排列的結(jié)構(gòu)。加上后來布喇格父子1913年的工作，建立了晶體結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)。對于磁有序結(jié)構(gòu)的晶體，增加了自旋磁矩有序排列的對稱性，直到50年代Α.Β.舒布尼科夫才建立了磁有序晶體的對稱群理論。

    第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展的中子衍射技術(shù)，是磁性晶體結(jié)構(gòu)分析的重要手段。70年代出現(xiàn)了高分辨電子顯微鏡點陣成像技術(shù)，在致力于晶體結(jié)構(gòu)的觀察方面有所進(jìn)步。60年代起人們開始研究在超高真空條件下晶體解理后表面的原子結(jié)構(gòu)。20年代末發(fā)現(xiàn)的低能電子衍射技術(shù)在60年代經(jīng)過改善成為研究晶體表面的有力工具。近年來發(fā)展的掃描隧道顯微鏡，可以相當(dāng)高的分辨率探測表面的原子結(jié)構(gòu)。

    主要特點

    在固體中，粒子之間種種各具特點的耦合方式，導(dǎo)致粒子具有特定的集體運動形式和個體運動形式，.r.哈密頓在1839年討論了排成陣列的質(zhì)點系的微振動，人們稱此模式為電磁耦合場振蕩。相應(yīng)的能量量子稱為極化激元。在很低的溫度，由于熱擾動強度降低，在某些固體中出現(xiàn)宏觀量子現(xiàn)象。某些半導(dǎo)體中的電子－空穴液滴，以及若干二維體系中的分?jǐn)?shù)量子霍耳效應(yīng)等都是宏觀的量子現(xiàn)象。

    通過巡游電子耦合趨于平行排列。產(chǎn)生鐵磁性。居里溫度很低的弱鐵磁體，其中沒有局域磁矩，它的鐵磁性同自旋密度的起伏有關(guān)。過渡金屬的鐵磁性是一個困難又復(fù)雜的多體問題，還沒有比較滿意的理論處理。

    相變在固體物理學(xué)中相變占有重要地位，它涉及熔化、凝聚、凝固、晶體生長、蒸發(fā)、相平衡、相變動力學(xué)、臨界現(xiàn)象等，某些固體其特征物性沿一定方向周期變化，此周期與點陣的周期可能通約或不可通約，分別形成有公度相和無公度相。

    晶體缺陷

    實際晶體或多或少存在各種雜質(zhì)和缺陷。依照傳統(tǒng)的分類有：點缺陷、線缺陷（見位錯）和面缺陷。它們對固體的物性以及功能材料的技術(shù)性能都起重要的作用。半導(dǎo)體的電學(xué)、發(fā)光學(xué)等性質(zhì)依賴于其中的雜質(zhì)和缺陷。大規(guī)模集成電路的工藝中控制(和利用)雜質(zhì)和缺陷是極為重要的。硬鐵磁體、硬超導(dǎo)體、高強度金屬等材料的功能雖然很不同,但其技術(shù)性能之所以強或硬,卻都依賴于材料中一種缺陷的運動。在硬鐵磁體中這缺陷是磁疇壁（面缺陷）。在超導(dǎo)體中它是量子磁通線，在高強度金屬中它是位錯線，采取適當(dāng)工藝使這些缺陷在材料的微結(jié)構(gòu)上被釘住不動，有益于提高其技術(shù)性能。

    高分辨電子顯微術(shù)正促使人們在更深的層次上來研究雜質(zhì)、缺陷和它們的復(fù)合物。電子順磁共振、穆斯堡爾效應(yīng)、正電子湮沒技術(shù)等已成為研究雜質(zhì)和缺陷的有力手段。在理論上借助于拓?fù)鋵W(xué)和非線性方程的解，正為缺陷的研究開辟新的方向（見晶體缺陷）。

    界面有固體－固體、固體-液體、固體-氣體界面之分。固體器件的基礎(chǔ)是在界面發(fā)生的物理過程，隨著微電子技術(shù)發(fā)展，器件的尺寸日益縮小，表面和界面的物理效應(yīng)更加突出。特別是硅場效應(yīng)管的硅－二氧化硅界面形成表面勢阱，在其中的電子構(gòu)成二維運動的電子氣，具有獨特的性質(zhì)。.崔琦在1981年發(fā)現(xiàn)的分?jǐn)?shù)量子霍耳效應(yīng)，涉及固體物理基本問題的現(xiàn)象。許多電化學(xué)過程發(fā)生在固體-電解液界面,腐蝕則常發(fā)生于固體-氣體和固體-液體界面，因此界面物理和表面物理一樣具有巨大的實際意義。

    非晶態(tài)固體

    非晶態(tài)固體的物理性質(zhì)同晶體有很大差別。這同它們的原子結(jié)構(gòu)、電子態(tài)以及各種微觀過程有密切聯(lián)系。從結(jié)構(gòu)上來分，非晶態(tài)固體有兩類（見無序體系）。一類是成分無序，在具有周期性的點陣位置上隨機(jī)分布著不同的原子（如二元無序合金）或者不同的磁矩（如無序磁性晶體）。在這類體系中物理量不再有平移對稱性。另一類是結(jié)構(gòu)無序，表征長程序的周期性完全破壞，點陣失去意義。非晶態(tài)合金具有特殊的物理性質(zhì)。非晶態(tài)磁性固體可以在較低的外磁場下達(dá)到飽和，磁損耗減小。所以非晶態(tài)合金具有多方面用途，無序體系是一個復(fù)雜的新領(lǐng)域，非晶態(tài)固體實際上是一個亞穩(wěn)態(tài)。

    亞穩(wěn)狀態(tài)

    無序體系是一個復(fù)雜的新領(lǐng)域，非晶態(tài)固體實際上是一個亞穩(wěn)態(tài)。新的實驗條件和技術(shù)日新月異。為固體物理不斷開拓出新的研究領(lǐng)域。極低溫、超高壓、強磁場等極端條件、超高真空技術(shù)、表面能譜術(shù)、材料制備的新技術(shù)、同步輻射技術(shù)、核物理技術(shù)、激光技術(shù)、光散射效應(yīng)、各種粒子束技術(shù)、電子顯微術(shù)、穆斯堡爾效應(yīng)、正電子湮沒技術(shù)、磁共振技術(shù)等現(xiàn)代化實驗手段，使固體物理性質(zhì)的研究不斷向深度和廣度發(fā)展。

    由于固體物理本身是微電子技術(shù)、光電子學(xué)技術(shù)、能源技術(shù)、材料科學(xué)等技術(shù)學(xué)科的基礎(chǔ)。也由于固體物理學(xué)科內(nèi)在的因素，固體物理的研究論文已占物理學(xué)中研究論文三分之一以上。同時。固體物理學(xué)的成就和實驗手段對化學(xué)物理、催化學(xué)科、生命科學(xué)、地學(xué)等的影響日益增長，正在形成新的交叉領(lǐng)域。(未完待續(xù))

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