Контрольные вопросы к экзамену.
1.Общий вид потенциала межмолекулярного взаимодействия. Потенциал Ленарда-Джонса.
2.Симметрия твердых тел, элементы симметрии.
3.Решетка Бравэ. Вектор трансляции. Типы решеток Браве.
4.Обозначение узлов, направлений и плоскостей в кристалле с помощью индексов Миллера.
5.Условие дифракции Вульфа-Брэгга.
6.Основные экспериментальные методы рентгеноструктурного анализа.
7.Обратная решетка.
8.Семейство атомных плоскостей и его связь с вектором обратной решетки.
9.Условие дифракции Вульфа-Брэгга в терминах обратной решетки и как форма закона сохранения импульса в кристалле.
10.Сфера Эвальда.
11.Модель твердого тела. Адиабатическое приближение. Введение самосогласованного поля. Приближение сильной связи и квазисвободных электронов.
12.Энергетические зоны в приближении сильной связи. Локальные уровни энергии.
13.Зонная структура металлов, полупроводников, диэлектриков.
14.Ионная связь, примеры.
15.Ковалентная связь, примеры.
15. Металлическая связь, примеры.
16.Водородная связь, примеры.
17. Ван-дер-Ваальсова связь, примеры.
18. Классификация твердых тел по типу энергетического спектра и типу межатомной связи.
19. Влияние поверхности на энергию связи электрона. Работа выхода.
20. Контактная разность потенциалов.
21. Термоэлектрические явления и их применение
22.Собственная и примесная проводимости полупроводников
23.Фотопроводимость полупроводников.
24. Контакт электронного и дырочного полупроводников (p-n - переход)
25. Полупроводниковые диоды и триоды (транзисторы)
26. Дефекты и термодинамическое равновесие.
27. Дислокации и рост кристаллов.
28. Точечные дефекты и электропроводность ионных кристаллов
29. Классическая теория теплоемкости кристаллов. Закон Дюлонга и Пти.
30. Теплопроводность твердых тел.
31. Сверхпроводимость и критическая температура.
32. Магнитные свойства и идеальный диамагнетизм.
33. Качественная микроскопическая теория сверхпроводимости.
Основная литература.
Жданов Г.С., Хунджуа А.Г. Лекции по физике твердого тела -М., 1988г.
Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела, т.1-2.-М., 1979г.
3. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела, 2001г.
4. Ширшова А.В. «Структурная кристаллография». Методические указания к практическим занятиям по курсу «Физика твердого тела» для студентов физического факультета. ТГУ, 2005г.
Дополнительная литература.
Вонсовский С.В., Кацнельсон М.И. Квантовая физика твердого тела -М., 1983г.
Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. – 1975 г.
Методические указания к практическим
занятиям
СТРУКТУРНАЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЯ
1. Основные кристаллографические представления.
1.1. Пространственная решетка.
Большинство твердых веществ находится в кристаллическом состоянии. Кристалл однороден по химическому составу и физическим свойствам, т. е. два его любых участка одинаковой формы, объема и ориентировки идентичны по своим свойствам. Однако многие физические характеристики (тепловые, электрические, магнитные, прочностные и некоторые другие) анизотропны, т.е. различны в зависимости от направления в кристалле.
Важным свойством кристаллов является их способность образовывать при равномерных условиях правильные многогранники, форма которых характерна для каждого вещества. Это свойство является следствием периодической закономерности в расположении атомов, которая в каждом конкретном случае может быть описана некоторым математическим законом, отвечающим определенным закономерностям симметрии. Другим важным следствием правильной внутренней структуры является симметрия внешней формы кристаллов, которая проявляется в закономерном повторении граней определенной формы, размеров и ребер определенной длины.
Трехмерная периодичность в расположении атомов (ионов, молекул или групп атомов) вещества позволяет построить связанную с этим расположением пространственную решетку. Повторяющиеся элементы («точки») этой решетки называются узлами. В наиболее простых случаях положение узлов решетки совпадает с положением центров атомов (ионов), в более сложных – узел может быть геометрическим центром или центром тяжести определенной атомной группировки.
Прямые, проходящие через узлы пространственной решетки, называются узловыми прямыми; плоские сетки, образованные узловыми прямыми – узловыми плоскостями. Любое направление в кристалле, совпадающее с направлением узловой прямой, называется кристаллографическим направлением. Расстояние между двумя ближайшими однотипными узлами в данном кристаллографическом направлении называется периодом идентичности или периодом повторяемости.