Учебное пособие 2121
.pdfОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение ……………………………………………………….. 3 |
|
1.Типы химической связи в твердых телах…………………... |
4 |
1.1. Электронная структура атомов ………………….....…….. 5 |
|
1.2. Типы химической связи ………………………….......... |
12 |
1.3. Причины образования химической связи…….............. |
13 |
1.4. Механизм образования химической связи………….....15 |
|
1.4.1. Ковалентная связь………………………..............16 |
|
1.4.2. Донорно-акцепторная связь…………………..... |
20 |
1.4.3. Водородная связь…..........………………............21 |
|
1.4.4.Металлическая связь………………………….... 23
1.5.Молекулярные кристаллы……………………………. 25
1.6. Ионные кристаллы………………………………….. |
.... 27 |
|
1.7. Ковалентные кристаллы…………………………....…. 28 |
||
2. Дефекты в твердых телах …………………………………....31 |
||
2.1. Классификация дефектов……………………......... |
…...32 |
|
2.2. Точечные дефекты………………………………….…..34 |
||
2.3. Линейные дефекты…………………………......... |
……..38 |
|
2.4. Поверхностные дефекты……………………………. |
... 47 |
|
2.5. Объемные дефекты……………………………......... |
|
… 51 |
2.6.Наблюдение дефектов кристаллов в ионном микроскопе………………………………...….. 54
3.Электронные свойства твердых тел………...……………...... |
57 |
3.1. Уравнение Шредингера для кристалла………….…..... |
57 |
3.1.1. Адиабатическое приближение и валентная |
|
аппроксимация…………………………............. |
58 |
3.1.2. Одноэлектронное приближение……………...... |
59 |
3.1.3.Приближения слабо и сильно связанных электронов…………………...…………….….....61
3.1.4.Энергетический спектр электронов в
кристалле…………………………………….….63 |
|
3.2. Элементарная теория электропроводности…............... |
.67 |
3.3. Степень заполнения примесных уровней……............... |
71 |
241
3.4. Концентрации электронов и дырок в зонах………....74
3.5.Примесный полупроводник………………………......79
4.Колебания кристаллической решетки ………………….....86
4.1.Колебания одноатомной линейной цепочки……........87
4.2. Колебания двухатомной линейной цепочки………... |
.93 |
4.3. Колебания атомов трехмерной решетки...................... |
101 |
5. Тепловые свойства твердых тел........................................... |
104 |
5.1. Теплоемкость твердых тел………….……................... |
104 |
5.1.1. Основные величины и зависимости………........ |
104 |
5.1.2. Решеточная теплоемкость…………………........ |
106 |
5.1.3. Электронная теплоемкость…......………............ |
117 |
5.2.Тепловое расширение твердых тел………………......119
5.3.Теплопроводность твердых тел…………………........123
5.3.1. Теплопроводность, обусловленная |
|
атомными колебаниями……………………........ |
124 |
5.3.2. Теплопроводность металлов. Учет вклада |
|
свободных электронов……………..………....... |
130 |
6. Магнитные свойства твердых тел ………………………....140 |
|
6.1. Классификация магнитных эффектов……………....... |
144 |
6.2.Ферромагнетизм……………………………………......148
6.3.Температурная зависимость магнитной проницаемости…………………………………….........150
6.4.Доменная структура ферромагнетиков………….........152
6.5.Кривая намагничивания…………………………..........155
6.6. Магнитный гистерезис……………………………...... |
..157 |
6.7. Антиферромагнетизм……………………………......…158 |
|
6.8. Ферримагнетизм…………………………………......…159 |
|
6.9. Суперпарамагнетизм………………………………...... |
.162 |
|
163 |
7. Электрические свойства твердых тел……………………..... |
|
7.1. Полярные диэлектрики…....……………………....... |
… 163 |
7.1.1. Дипольные моменты и структура |
|
кристаллов…………………………………..…... 163 |
|
7.1.2. Принцип Неймана………………..…………....... 166 |
|
242
7.1.3.Спонтанная поляризация…………………...........168
7.1.4.Количественная мера спонтанной поляризации………..……………………...…....170
7.1.5.Условие существования спонтанной поляризации……......…………………………......172
7.2.Классификация сегнетоэлектриков……….…….….....178
7.2.1.Классификация по числу направлений
спонтанной поляризации……………..………....178
7.2.2.Кристаллохимическая классификация…….........179
7.2.3.Классификация по наличию или отсутствию центра симметрии в неполярной фазе……….....181
7.2.4.Классификация по характеру фазового
перехода в точке Кюри……………….……….....182
7.2.5.Кристаллофизическая классификация………......182
7.3.Кристаллы, родственные сегнетоэлектрикам…….......183
7.3.1.Антисегнетоэлектрики…………….………..........183 7.3.2.Сегнетомагнетики……………………..……......…186
7.3.3.Сегнетоэластики…………………………….........186
7.3.4. Ферроики……………………..……………...........187
8.Мультиферроики………………………………...……….......189
8.1.Однофазные и многофазные мультиферроики…….....192
8.1.1.Однофазные мультиферроики…………..…….....194
8.1.2.Твердые растворы на основе BiFeO3……...….....200
8.2.Неоднородные мультиферроики (композиты)……......203
8.2.1.Самосмещенные MЭ композиты………….......... 212
9.Сверхпроводимость…………………………..……………... 216
9.1.Немного истории……..……………………………….....216
9.2.Основные фундаментальные свойства
сверхпроводников………………………………….....…220
9.2.1.Электропроводность…………………………......220
9.2.2.Сверхпроводимость – коллективный эффект……………………………………….........220
9.2.3.Эффект Мейснера….………………………….....221
243
9.2.4.Подавление сверхпроводимости магнитным полем……………..……………........222
9.2.5. Тепловые свойства………………………............ |
225 |
9.2.6. Изотопический эффект…………………............. |
226 |
9.2.7. Эффект Джозефсона…………………................. |
227 |
9.3. Модели сверхпроводимости………………………... 229 |
|
9.3.1. Теория Бардина-Купера-Шриффера (БКШ)...... |
229 |
9.3.2. Возможные способы повышения Тс……….......232 |
|
9.4. Области применения сверхпроводников…..………235 |
|
9.4.1. В электротехнике и энергетике…………...........236 |
|
9.4.2. В вычислительной технике……...………….......236 |
|
9.4.3. Создание сильных магнитных полей….…......... |
237 |
9.4.4.Измерения магнитных полей и тепловых потоков……….……………………………..........238
Заключение…………………………………………………...... 239
Библиографический список………………………….……...... 240
244
Учебное издание
Гриднев Станислав Александрович
ЛЕКЦИИ ПО ФИЗИКЕ ТВЕРДОГО СОСТОЯНИЯ
Компьютерная верстка С. А. Гриднева
Редактор Кусаинова Е. А.
Подписано к изданию 07.09.2018.
Объем данных 6,1 Мб.
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
394026 Воронеж, Московский просп., 14
245