固体物理学杂质、缺陷和固体表面
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发布时间：2024-10-16 16:22
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时间：2024-11-01 15:30
点阵结构的晶体是理想的物理状态，但在实际晶体中，杂质和缺陷普遍存在。这些因素显著影响固体的物理性质，包括力学、电学、磁学、发光学等，以及功能材料的技术性能。大规模集成电路的制造工艺中，控制和利用杂质与缺陷至关重要。
在固体物理学领域，研究半导体的电学、发光学性质时，会关注其中的杂质和缺陷。贝特在1929年通过群论方法分析晶体中杂质离子的电子能级*，开辟了晶体场的新领域。多年来，该领域积累了丰富的研究成果，为顺磁共振技术、微波激射放大器和固体激光器的出现奠定了基础。
某些材料的功能虽各不相同，但其强韧的技术性能主要依赖于材料中特定缺陷的运动。例如，硬铁磁体中的磁畴壁、超导体中的量子磁通线、高强度金属中的位错线，通过在材料微结构中将这些缺陷固定，可以提高其性能。
高分辨电子显微术促进了对杂质、缺陷及其复合物的深入研究。电子顺磁共振、穆斯堡尔效应、正电子湮没技术等已成为研究杂质与缺陷的有力工具。理论研究借助拓扑学和非线性方程的解，为缺陷研究开辟了新方向。
自60年代以来，研究者在超高真空条件下探索晶体表面的本征特性，以及吸附过程等。通过与表面相互作用，如粒子束（光束、电子束、高子束或原子束）和外场（温度、电场或磁场），收集有关表面原子结构、吸附物特征、表面电子态以及表面元激发等信息。此外，表面理论研究共同形成了表面物理学。
晶体表面与体内相比，具有独特的结构和物理、化学性质。表面原子所处的环境不同于体内原子，表面几个原子层的组分和排列形成二维结构，与体内平行晶面不同。表面微观粒子所处的势场与体内不同，导致独特的表面粒子运动状态和本征能量。这些特性对表面的物理、化学性质产生重要影响。
扩展资料
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。它是物理学中内容极丰富、应用极广泛的分支学科。固体物理是微电子技术、光电子学技术、能源技术、材料科学等技术学科的基础，固体物理的研究论文占物理学中研究论文的三分之一以上。固体物理学的成就和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。
