高等固體物理筆記

1、第八章半導(dǎo)體物理第一節(jié)半導(dǎo)體能帶1. 半導(dǎo)體基本性質(zhì)：d）在半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)，可以大大提升半導(dǎo)體電導(dǎo)率 溫度上的微小變化可以極大地改變半導(dǎo)體電阻（光照會(huì)使半導(dǎo)體電阻率減小，電導(dǎo)率増大2. 本征半導(dǎo)體：不存在任何雜質(zhì)與缺陷的半導(dǎo)體，其價(jià)帶一般為滿帶導(dǎo)帶：能量恰好高于價(jià)帶的一條，一般呈全空或未填滿狀態(tài)，記作E（conduct）價(jià)帶：所有被電子占滿的能帶中能量最高的一條（價(jià)電子能帶），記作Ev（valence）3. 直接帶隙：導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂都在k二0,如神化稼間接帶隙：導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂不都在k二0,如硅和錯(cuò)第二節(jié)雜質(zhì)半導(dǎo)體1. 施主型雜質(zhì)：雜質(zhì)原子替代半導(dǎo)體原子后，其價(jià)電子脫離束縛，能量進(jìn)入導(dǎo)帶如以磷

2、為代表的V族元素施主能級(jí)：該價(jià)電子電離前處于束縛態(tài)（禁帶），該狀態(tài)能級(jí)略低于導(dǎo)帶底此能級(jí)稱為施主雜質(zhì)能級(jí)，記作Ed（dope）施主電離能：施主能級(jí)到導(dǎo)帶底之間的能量差N型半導(dǎo)體：摻有施主型雜質(zhì)的半導(dǎo)體2. 受主型雜質(zhì)：雜質(zhì)原子替代半導(dǎo)體原子后，鄰近電子因填補(bǔ)空缺而留下一價(jià)帶空穴如以硼為代表的III族元素受主能級(jí)：該價(jià)電子移動(dòng)前處于禁帶，該狀態(tài)能級(jí)略高于價(jià)帶頂此能級(jí)稱為受主雜質(zhì)能級(jí)，記作氐（accept）受主電離能：價(jià)帶頂?shù)绞苤髂芗?jí)之間的能量差P型半導(dǎo)體：摻有受主型雜質(zhì)的半導(dǎo)體33. 載流子：N型半導(dǎo)體中載流子為導(dǎo)帶電子，P型半導(dǎo)體中載流子為價(jià)帶空穴淺雜質(zhì)：施主/受主電離能低于O.leV的雜質(zhì)，

3、稱為淺（能級(jí)）雜質(zhì)當(dāng)施主濃度皿受主濃度M時(shí)，表現(xiàn)為N型半導(dǎo)體，反之P型半導(dǎo)體深雜質(zhì)：施主/受主電離能可與禁帶寬度相比/接近禁帶寬度的雜質(zhì)，稱為深（能級(jí)）雜質(zhì)特點(diǎn)為能級(jí)反轉(zhuǎn)施主能級(jí)接近價(jià)帶頂，受主能級(jí)接近導(dǎo)帶底深能級(jí)：深雜質(zhì)能級(jí)可以俘獲載流子并束縛它，它分為陷阱和復(fù)合中心兩類型載流子陷阱：若被深能級(jí)俘獲的載流子可以重新激發(fā)到能帶，稱深能級(jí)為陷阱載流子復(fù)合中心：若深能級(jí)同時(shí)俘獲一對(duì)電子和空穴，則它們復(fù)合消失E三4導(dǎo)帶價(jià)帶L001*00200300-4005000r(K)圖8.9nfiSi的電子數(shù)密度與湼度的關(guān)系圈&10不同抄雜濃度的費(fèi)米能級(jí)ErKA度的變化第四節(jié)半導(dǎo)體的輸運(yùn)性質(zhì)電導(dǎo)率和霍爾效應(yīng)1.

4、 （球型等能面半導(dǎo)體）電子電導(dǎo)率：ae=M,其中為平均弛豫時(shí)間（取決于散射機(jī)理）仝穴電導(dǎo)率p=Pleflight+Ph-heavy半導(dǎo)體總電導(dǎo)率：（T=如+2. 電子遷移率：單位外電場(chǎng)作用下電子的定向漂移速度，山斗=壬3. 霍爾系數(shù)：霍爾系數(shù)符號(hào)可判斷半導(dǎo)體載流子類型，其數(shù)值可推算載流子數(shù)密度對(duì)N型半導(dǎo)Rn=-l/ne；對(duì)P型半導(dǎo)體站=1/pe霍爾因子：若進(jìn)一步考慮載流子速度差異（分布），則要乘修正因子滄=它也與散射機(jī)理有關(guān)霍爾遷移率：兩=（yRH=YhP-第五節(jié)非平衡載流子（光照射偏離熱平衡）1. 弛豫過程：在非平衡過程（產(chǎn)生和復(fù)合）中，非平衡少子數(shù)密度的變化更為突出價(jià)帶電子吸收光子能量躍遷

5、至導(dǎo)帶形成載流子，這一階段稱為產(chǎn)生撤去光照后電子將與空穴復(fù)合消失，非平衡少子數(shù)密度最終趨向平衡值少子壽命：少子數(shù)密度衰減至1/e所需的時(shí)間，它取決于復(fù)合過程直接復(fù)合中少子壽命長，真正決定少子壽命的是深能級(jí)（間接復(fù)合）2. 復(fù)合機(jī)理：分為直接復(fù)合與間接復(fù)合直接復(fù)合：導(dǎo)帶電子釋放約等于禁帶Eg的能量躍遷到價(jià)帶；它是本征過程 輻射復(fù)合：電子能量以發(fā)射光子的形式釋放 無輻射復(fù)合：電子能量轉(zhuǎn)移給晶格振動(dòng)（聲子） 俄歇復(fù)合：電子能量轉(zhuǎn)移給另一電子使其激發(fā)到高能態(tài)對(duì)間接帶隙半導(dǎo)體，直接復(fù)合需要聲子參與，故發(fā)生概率極?。òl(fā)光效率低）間接復(fù)合：它涉及電子在深能級(jí)與導(dǎo)帶/價(jià)帶之間的躍遷 電子俘獲：導(dǎo)帶電子躍遷至深

6、能級(jí)（復(fù)合中心） 電子發(fā)射：復(fù)合中心向?qū)Оl(fā)射電子 空穴俘獲：復(fù)合中心向價(jià)帶發(fā)射電子（即價(jià)帶空穴躍遷至深能級(jí)） 空穴發(fā)射：價(jià)帶電子躍遷至復(fù)合中心（即復(fù)合中心向價(jià)帶發(fā)射空穴）3. 少子擴(kuò)散：在施加擾動(dòng)后，少子濃度在注入點(diǎn)最高，少子數(shù)密度在空間上分布不均勻擴(kuò)散機(jī)理：一般DeDp，隨著擴(kuò)散的進(jìn)行在內(nèi)部積累負(fù)電荷，形成內(nèi)建電場(chǎng)，它驅(qū)使載流子形成漂移電流，這電流由多子組成，方向趨于恢復(fù)電中性第六節(jié)PN結(jié)1. 內(nèi)建電場(chǎng)：P區(qū)和N區(qū)費(fèi)米能級(jí)不同，接觸時(shí)必處于非平衡態(tài)從而N區(qū)電子向P區(qū)擴(kuò)散，P區(qū)空穴向N區(qū)擴(kuò)散導(dǎo)致在N/P區(qū)邊界形成正/負(fù)電荷積累，形成自N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)建電場(chǎng)它形成漂移電流，方向與擴(kuò)散電流相反弛

7、豫過程：內(nèi)建電場(chǎng)將阻礙擴(kuò)散過程直至擴(kuò)散電流與漂移電流相等，達(dá)到平衡此時(shí)P區(qū)和N區(qū)費(fèi)米能級(jí)相等（處于禁帶中央），兩區(qū)之間電勢(shì)差恒定為5N區(qū)能帶相對(duì)于P區(qū)整體下移eb（此值稱為擴(kuò)散勢(shì)壘）2. 整流特性：PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，僅在P區(qū)接正極、N區(qū)接負(fù)極時(shí)導(dǎo)通 正向電壓：P區(qū)接正，N區(qū)接負(fù)，外加電壓（VVD）與內(nèi)建電場(chǎng)反向從而隆低勢(shì)壘，破壞電流平衡，形成正向電流 反向電壓：N區(qū)接正，P區(qū)接負(fù)，外加電壓（VEtl表面附近心nP1由P型轉(zhuǎn)變?yōu)镹型3. MOS管：在MOS結(jié)構(gòu)上設(shè)置兩個(gè)N型區(qū)，稱與它們連接的電極為漏極和源極，與MOS金屬層相連的電極為柵極；在MOS管中一般只有一種載流子工作原理：在柵極與MO

8、S襯底間加一正電壓，則P型硅表面轉(zhuǎn)變?yōu)镹型，在氧化層界面附近形成N型硅的電流通道（簡稱N溝道），從而電流在漏極和源極間通過通過控制加在柵極的電壓，就能控制N溝道電流，從而達(dá)到放大信號(hào)的效果第十章固體的介電性質(zhì)鐵電體第一節(jié)局域電場(chǎng)和極化1. 原子的電矩：受外場(chǎng)E。作用，原子內(nèi)部帶正電的核與核外電子形成的電偶極矩（某原子的）局域電場(chǎng)：將除原子A外其余原子電矩產(chǎn)生的電場(chǎng)總和記作坷，則原子A所受實(shí)際電場(chǎng)Ec=Eo+Ep.稱為局域電場(chǎng)2. 原子的極化率：原子電矩與局域場(chǎng)之比，記作a=p/Ec3. 退極化電場(chǎng)：均勻電介質(zhì)外表面束縛電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，一般地退=-NP/0宏觀電場(chǎng)：電磁學(xué)中所指的電場(chǎng)，E=Eq+

9、E退4. 微觀-宏觀：局域場(chǎng)、原子電矩、原子極化率是微觀量宏觀場(chǎng)、電極化強(qiáng)度、（介質(zhì)）極化率是宏觀量第二節(jié)極化機(jī)制1. 電子位移極化：Ec使晶體中原子核與電子發(fā)生反向相對(duì)位移若只計(jì)及價(jià)電子貢獻(xiàn)則有a嚴(yán)土2. 離子位移極化：Ec使晶體中陰陽離子發(fā)生反向相對(duì)位移第j離子對(duì)的極化率勺*琦對(duì)離子晶體及具有離子性的共價(jià)晶體，還要考慮電子位移極化3. 固有電矩轉(zhuǎn)向極化：分子固有電矩在Ec作用下轉(zhuǎn)向在室溫300K下有（xT含點(diǎn)缺陷的離子晶體中的離子空位也會(huì)形成固有電矩第三節(jié)介電損耗和極化弛豫1. 能量損耗：若外電場(chǎng)為交變電場(chǎng)，則因粒子發(fā)生位移時(shí)要克服阻力，故電矩隨時(shí)間的變化過程將滯后于外電場(chǎng)，導(dǎo)致介電能量損

10、耗復(fù)極化率:記=Pocoscot6）=Pcos（cot）+P2sin（a）t）定義復(fù)極化率無=Xi+i/2,貝吆2/Xi=tan6電場(chǎng)力功率（周期平均）：px%2不同機(jī)制的損耗：0）電子位移極化：頻率超過可見光時(shí)，表現(xiàn)為固體光吸收 離子位移極化：頻率在紅外范圍時(shí)，表現(xiàn)為晶格紅外吸收 固有電矩轉(zhuǎn)向：引起損耗的主要機(jī)制，低頻下就出現(xiàn)損耗2極化率與頻率關(guān)系：以=為，臉=鋸，如5=血復(fù)介電常數(shù)：定義復(fù)電容率=習(xí)+讓2.則習(xí)=務(wù)+X1.2=X2其中殆=1+橫為電子位移極化引起的介電常數(shù)德拜方程：用表示有1+伽）2COT3. 最大損耗功率：當(dāng)o）=1/t時(shí)，電場(chǎng)力功率最大第四節(jié)鐵電性1. 熱電體：一種含有

11、固有電矩的晶體，經(jīng)加熱后能顯示出電矩取向鐵電體：固有電矩可隨外場(chǎng)方向而轉(zhuǎn)向的一種特殊熱電體鐵電體分類：羅謝耳鹽型KDP型鈣鈦礦型2. 鐵電性形成機(jī)理：0）離子相對(duì)位移（位移型），如鈦酸頓2氫核在氫鍵上位置分布從無序變?yōu)橛行颍缌姿岫溻?. 鐵電體性質(zhì)：相變：在高溫下沒有鐵電性（順電相），溫度下隆到居里點(diǎn)后出現(xiàn)鐵電性電滯回線：2：鐵電疇：晶體內(nèi)劃分為多個(gè)區(qū)域：每區(qū)域內(nèi)電矩方向一致:不同區(qū)域不一致第五節(jié)鈦酸鎖的鐵電性1. 正負(fù)離子相對(duì)位移：溫度下降至120C0居里點(diǎn)，鈦酸釵晶體由立方晶系變?yōu)檎骄等齻€(gè)基矢中c軸伸長，另兩個(gè)軸縮短，表明正負(fù)離子發(fā)生相對(duì)位移此相變屬于一級(jí)相變，極化強(qiáng)度從0突變至P

12、s2. 軟模理論基本原理：格波頻率等于0,則正負(fù)離子發(fā)生的相對(duì)位移不可恢復(fù)，即形成固有電矩解釋：當(dāng)溫度較高時(shí)，尚有恢復(fù)力能使離子回到平衡位置當(dāng)溫度隆到居里點(diǎn)7；時(shí)3=0.離子無法回到平衡位置第六節(jié)磷酸二氫鉀的鐵電性磷酸二氫鉀一個(gè)原胞中含4根氫鍵，4個(gè)氫核位置分布方式共16種為保持晶體電中性，最多只能有2個(gè)氫核靠近四面體頂角氧原子，故氫核實(shí)際分布方式為6種在較高溫度下6種分布方式出現(xiàn)概率相等，故晶體不表現(xiàn)出宏觀電矩取向溫度下降到兀，兩氫核接近上/下頂角氧原子的分布方式具有較低的能量，出現(xiàn)概率増大，使晶體表現(xiàn)出沿c軸的宏觀固有電矩取向第七節(jié)朗道相變理論（序參量理論）1. 鐵電體的自由能：對(duì)鐵電相變

13、，自由能G是溫度7宏觀電場(chǎng)E和極化強(qiáng)度P的函數(shù)朗道自由能：序參量選P,專級(jí)展開E=0時(shí)，晶體性質(zhì)在極化強(qiáng)度反向后應(yīng)保持不變2. 二級(jí)相變（E二0）：TTC時(shí)P=0為順電相平衡態(tài)TTC時(shí)P=0為極大值點(diǎn)，P=Ps為鐵電相平衡態(tài)T3.級(jí)相變（E二0）TTC時(shí)P=0為順電相平衡態(tài)TTC時(shí)P=0為極小值點(diǎn)，P=PS為最小值點(diǎn)順電相極化率需附近。和P=Ps兩相共存第八節(jié)極化子1. 位移極化電場(chǎng)：一個(gè)靜止電子能使近鄰電子和離子發(fā)生位移極化離子位移極化產(chǎn)生電場(chǎng)，導(dǎo)致勢(shì)阱出現(xiàn)2. 極化子：電子在它所極化的電場(chǎng)中能形成束縛態(tài)，此束縛態(tài)能量比原來低電子連同其周圍晶格畸變區(qū)構(gòu)成的系統(tǒng)稱為極化子第十一章固體光學(xué)性質(zhì)第

14、一節(jié)光學(xué)參數(shù)1. 折射率與介電常數(shù)：對(duì)非磁性晶體“此1,nc=4e復(fù)形式：=習(xí)+iq，nc=n+iK；則有習(xí)=n2-k29e2=2nK消光系數(shù)：復(fù)折射率虛部稱為消光系數(shù).與光場(chǎng)振幅衰減有關(guān)2. 吸收系數(shù)：對(duì)平面波G=學(xué)=CAoAon反射系數(shù)：R=陳攔當(dāng)K九時(shí)R此1*若晶體強(qiáng)吸收某一頻帶的光波，那它也能有效反射該頻帶的光波第二節(jié)光吸收理論1. 洛倫茲經(jīng)典理論：把在高頻交變光電場(chǎng)中電子的阻尼振蕩視為受迫振動(dòng)位移回復(fù)力來自核-電子庫侖力，阻尼力來自電子-聲子相互作用振動(dòng)方程：nix=ma)QXmF%eE,E=EQelat2. 量子理論：晶體中存在多種固有頻率不同的諧振子，其頻率嗎1=晉并且洛倫茲振子

15、固有頻率對(duì)應(yīng)于光躍遷頻率馬13. 直接躍遷：價(jià)帶電子在狀態(tài)為吸收單光子躍遷到導(dǎo)帶，躍遷前后電子波矢不變此過程滿足能量守恒和準(zhǔn)動(dòng)量守恒4. 間接躍遷：價(jià)帶電子在吸收光子躍遷過程中還與聲子作用第三節(jié)激子光吸收1. 激子：導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴相互束縛形成的電中性復(fù)合體2. 激子光吸收現(xiàn)象：在光子能量小于躍遷閾值時(shí)，可在光譜上觀察到多個(gè)分離特征吸收峰第四節(jié)極性晶體的光吸收1.光禁帶：當(dāng)3”VsV厶。時(shí)，V0,n=0.R=1完全反射2. 晶格光吸收：3=5。時(shí)發(fā)生共振吸收，晶格從光場(chǎng)獲得能量最多此能量可傳遞給其他聲子轉(zhuǎn)化為熱3.單聲子光吸收：能量ha)=ha)T0,動(dòng)hq=hQ雙聲子光吸收：0)吸收光子，

16、發(fā)射單聲子，單聲子分解為雙聲子吸收光子，發(fā)射單聲子A,與聲子B湮沒后發(fā)射聲子C第六節(jié)激光的原理1. 激光發(fā)射三要素：實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)，激勵(lì)源，諧振腔2. 光放大：對(duì)系統(tǒng)輸入能量將粒子從基態(tài)抽送到激發(fā)態(tài)，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)條件：具有亞穩(wěn)態(tài)的工質(zhì)能實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)的物理機(jī)制3. 諧振腔：作用是維持光放大過程，確保激光的單色性和方向性只有在光在諧振腔內(nèi)來回一次所得增益大于損耗時(shí)，才能形成激光第八節(jié)非線性光學(xué)1. 非線性極化：在頻率為入射光作用下，除產(chǎn)生頻率為的線性極化強(qiáng)度Pi外還產(chǎn)生含倍頻2s及直流成分的2階非線性極化強(qiáng)度P22. 和頻和差頻：若入射光是由3和32組成的混合光，則P2將包含成分

17、2、2o)2s5+5、|5-5|以及直流成分3. 相位匹配：為得到倍頻2的光波，必須使倍頻光相位與極化波相位一致第十二章固體的磁性第一節(jié)磁性綜述1. 磁化強(qiáng)度：單位體積磁偶極矩，定義M=磁化率：無=M/H為磁場(chǎng)強(qiáng)度磁化場(chǎng)方程：=坯+叭=“乩其中Bq=hqH,Bl=n0M=XB0相對(duì)磯導(dǎo)率：坷=1+無=“/如，其中“為磁導(dǎo)率，如為真空磯導(dǎo)率2. 抗磁體：磁化率為負(fù)且數(shù)值很小的物質(zhì)，在外場(chǎng)中產(chǎn)生與之反向的磁化強(qiáng)度其磁化率與外場(chǎng)強(qiáng)度和溫度均無關(guān)物質(zhì)中所有原子都沒有固有磁矩3. 順磁體：磁化率為正且數(shù)值很小的物質(zhì)，在外場(chǎng)中產(chǎn)生與之同向的磁化強(qiáng)度其磁化率與外場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)物質(zhì)中含有數(shù)量可觀的具有固有磁矩的離

18、子，它們的取向隨機(jī)大多數(shù)金屬是順磁體，金屬磁化率與溫度無關(guān)4. 鐵磁體:磁化率為正且數(shù)值很大的物質(zhì)其磁化率與外場(chǎng)強(qiáng)度和溫度有關(guān)只在溫度低于居里溫度時(shí)才表現(xiàn)出磁性，固有磁矩受量子作用轉(zhuǎn)向趨于平行5. 反鐵磁體：物質(zhì)中相鄰粒子磁矩取向相反并且等大，導(dǎo)致不表現(xiàn)出宏觀磁性在外場(chǎng)作用下表現(xiàn)出順磁性以及各向異性如氧化猛、氧化鉆、氧化銀6. 亞鐵磁體：物質(zhì)中相鄰粒子磁矩取向相反但不等大，導(dǎo)致仍存在宏觀磁性取向又稱鐵氧體，如四氧化三鐵第二節(jié)抗磁性1. 芯電子抗磁性：芯電子繞核圓周運(yùn)動(dòng)形成電流和磁矩，施加垂直軌道平面的外磁場(chǎng)后由電磁感應(yīng)激發(fā)渦旋電場(chǎng)作用于芯電子，改變其運(yùn)動(dòng)速率，導(dǎo)致磁矩變化原子磁化率無xZ郎之萬

19、抗磁磁化率：Xsolid=nXatom2. 自由電子抗磁性（朗道抗磁性）：自由電子在外磁場(chǎng)中具有的勢(shì)能是分立的，稱為朗道能級(jí)，簡并度和磁場(chǎng)成正比實(shí)際上，勢(shì)能增量隨磁場(chǎng)増大而作周期性變化，這性質(zhì)稱為朗道抗磁性這部分電子能it下降這部分電子能量上升朗道抗磁磁化率與電子有效質(zhì)量m-有關(guān)，故金屬磁化率數(shù)值小，半導(dǎo)體大第三節(jié)順磯性1. 原子的磁矩：軌道磁矩和自旋磁矩2順磁離子：對(duì)稀土和過渡金屬元素，因電子優(yōu)先填充外殼層（4f/3d）而導(dǎo)致內(nèi)殼層不滿具有非零角動(dòng)量，故原子總磁矩不為零，一般稱這樣的原子為順磁離子稀土金屬：4f殼層被5s,5p屏蔽，稀土離子磁矩直接由4f電子決定過渡金屬：3d層受晶體場(chǎng)強(qiáng)烈影

20、響，3d電子軌道角動(dòng)量被猝滅郎之萬順磁磁化率:順磁離子能級(jí)在外磁場(chǎng)作用下發(fā)生塞曼分裂離子以某種分布出現(xiàn)在這些能級(jí)上，可求平均勢(shì)能和平均磁矩M在高溫條件下化簡得無=3. 自由電子順磁性（泡利順磁性）一一金屬的場(chǎng)合：在絕對(duì)零度下施加磁場(chǎng)，金屬中處在費(fèi)米能級(jí)附近的自由電子，其自旋磁矩轉(zhuǎn)向金屬順磁磯化率一般不隨溫度改變（與溫度相關(guān)的那一項(xiàng)為小量）4. 自由電子順磁性（泡利順磁性）一一半導(dǎo)體的場(chǎng)合：在丁工。時(shí)，半導(dǎo)體中開始存在自由電子，它們按費(fèi)米統(tǒng)計(jì)分布在能級(jí)上考慮到自由電子數(shù)少，忽略泡利原理，按順磁離子公式可得磁化率無=吉6.電子順磯共振：順磁離子能級(jí)在磁場(chǎng)中發(fā)生塞曼分裂，此時(shí)再施加一交變磁場(chǎng)，則電子

21、由于角動(dòng)量方向變化而發(fā)生躍遷，當(dāng)交變場(chǎng)頻率滿足人3=gnBB時(shí)，電子躍遷到高能級(jí)并吸收交變磁場(chǎng)能量，在譜圖上表現(xiàn)為一個(gè)共振吸收峰第四節(jié)鐵磁性1. 鐵磁體性質(zhì)：相變：在高溫下沒有鐵磁性（順磁相），溫度下降到居里點(diǎn)后出現(xiàn)鐵磁性（2磁疇：晶體內(nèi)劃分為多個(gè)區(qū)域，每區(qū)域內(nèi)磁矩方向一致，不同區(qū)域不一致磁滯回線：2. 外斯分子場(chǎng)理論（唯象理論）:把磁矩間作用力看作是“分子場(chǎng)”作用的結(jié)果局域磁場(chǎng)Bc=Bo+XM（Bo為外磁場(chǎng)XAf為分子場(chǎng)），直線Ms（y）與曲線M（y）的交點(diǎn)即對(duì)應(yīng)可能的平衡態(tài)，例如TTC,唯一交點(diǎn)M=0為順磁相平衡態(tài)T=TC.兩曲線相切，即求得居里溫度Tc=i居里-外斯定律：順磁相磁化率無=

22、召TTC外斯理論的缺陷：推得的鐵磁居里溫度和順磁居里溫度相等，與實(shí)驗(yàn)不符3. 海森堡交換作用理論(量子理論)：磁矩間作用力是電子間泡利排斥作用力由此得分子場(chǎng)系數(shù)入xj,居里溫度TCJ.J為交換作用積分海森堡理論的缺陷：認(rèn)為電子是完全定域的，交換作用必須是直接的無法解釋過渡金屬、稀土元素的鐵磁性4. 居里溫度的本質(zhì)：交換作用強(qiáng)弱的宏觀表征交換作用趣強(qiáng)，破壞它所需要的熱運(yùn)動(dòng)能量(溫度)越高5. 間接交換作用：直接交換作用要求電子云直接重疊，無法解釋稀土(4f電子不交疊)于是提出兩4f電子磁矩通過中介傳導(dǎo)而發(fā)生作用巡游電子模型：主張?jiān)觾?nèi)各殼層電子形成能帶，通過能帶重疊發(fā)生相互作用能帶相互交疊的殼層

23、間可發(fā)生電子轉(zhuǎn)移6. 自旋波：分子場(chǎng)理論不能解釋在極低溫下Ms-T經(jīng)驗(yàn)關(guān)系Ms=Ms。-aT3/2布洛赫提出，自旋磁矩方向因漲落發(fā)生偏離后繞磁化強(qiáng)度M進(jìn)動(dòng)此進(jìn)動(dòng)狀態(tài)通過磁矩間交換作用而傳播出去，即為自旋波7. 磁波子：仿照聲子理論有E=為上+l/2)Ato(/c),稱自旋波的元激發(fā)為磁波子布洛赫門2律：每激發(fā)一個(gè)磁波子，就有一個(gè)磁矩轉(zhuǎn)向，飽和磁化強(qiáng)度減小8. 巨磁阻效應(yīng)第十三章超導(dǎo)理論第一節(jié)超導(dǎo)體性質(zhì)1. 超導(dǎo)性：金屬在低溫下呈現(xiàn)零電阻的性質(zhì)同時(shí)，稱顯示此性質(zhì)的狀態(tài)為超導(dǎo)態(tài)，具有此性質(zhì)的固體為超導(dǎo)體超導(dǎo)體基本性質(zhì)：零電阻完全抗磁佗附近比熱跳變磁通量子化2. 完全抗磁性：材料處于超導(dǎo)態(tài)下時(shí)，內(nèi)部

24、不出現(xiàn)磁場(chǎng)，又稱邁斯納效應(yīng)此時(shí)歐姆定律不適用3. 臨界磁場(chǎng)：磁場(chǎng)超過某臨界值后能破壞材料超導(dǎo)性使其回到正常相臨界磁場(chǎng)與溫度的關(guān)系(圖恩定律)WC(T)=WC(O)1-()2凝聚能：在T=O,Bo=O時(shí)正常態(tài)與超導(dǎo)態(tài)自由能之間的差值4. 熱學(xué)性質(zhì)：(1)超導(dǎo)態(tài)的自由能和嫡比正常態(tài)低(2)7?附近，超導(dǎo)相變是二級(jí)相變，沒有潛熱(對(duì)第一類超導(dǎo)體)(3)兀附近，超導(dǎo)態(tài)比熱比正常態(tài)大5. 磁通量子化：超導(dǎo)態(tài)是一種宏觀量子態(tài)穿過超導(dǎo)體內(nèi)空洞的磁通是量子化的磁通量子仇=占中e*=2e,證明庫珀對(duì)存在第二節(jié)倫敦理論1. 二流體模型：認(rèn)為超導(dǎo)體中除了正常電子還有超導(dǎo)電子，超導(dǎo)電子運(yùn)動(dòng)不受散射影響2. 倫敦理論：解釋邁斯納效應(yīng)的唯象超導(dǎo)理論，建立于二流體模型之上倫敦第一方程：超導(dǎo)電流/s=-nse*v5.動(dòng)力學(xué)方程卅等=-心聯(lián)立得爭=%甞E倫敦