材料物理學(xué)教學(xué)大綱

《材料物理學(xué)》課程教學(xué)大綱一、 課程基本信息課程編號：13103102課程類別：專業(yè)核心課程適應(yīng)專業(yè)：材料物理課程總的教學(xué)時數(shù)：64學(xué)時課程總學(xué)分：3學(xué)分課程簡介：材料物理是介于物理學(xué)與材料學(xué)之間的一門邊緣學(xué)科，它旨在利用物理學(xué)中的一些學(xué)科的成果來闡明材料中的種種規(guī)律和轉(zhuǎn)變過程。本課程試圖從物理學(xué)的角度來說明物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、組織形貌、原子電子運動狀況以及它們與材料性能和成分之間的關(guān)系即突出了物理學(xué)的主干，從物理學(xué)的一些基本概念、基本原理、基本定律出發(fā)并建立相應(yīng)的物理模型，闡述材料本身的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和它們在各種外界條件下發(fā)生的變化及其變化規(guī)律。本書課程內(nèi)容豐富、涉及面廣、實用性強。主要介紹金屬結(jié)構(gòu)理論；缺陷物理；材料強化；導(dǎo)電物理基礎(chǔ)；材料的介電行為；鐵電物理；磁性物理；材料的相變；非晶態(tài)物理；低維材料結(jié)構(gòu)。授課教材：《材料物理》王國梅、萬發(fā)榮主編，武漢理工大學(xué)出版社，2004參考書目：《材料物理學(xué)概論》，李言榮、惲正中主編，清華大學(xué)出版社，2001年?！恫牧衔锢韺?dǎo)論》，熊兆賢主編，科學(xué)出版社，2002年?！恫牧衔锢韺?dǎo)論》，徐毓龍主編，電子科技大學(xué)出版社，1995年。二、 課程教育目標(biāo)材料物理學(xué)是材料學(xué)中一門重要的基礎(chǔ)課程，通過這門課程的教學(xué)，達(dá)到以下目標(biāo)：（1） 要求學(xué)生能夠掌握典型固體材料的結(jié)構(gòu)、物理現(xiàn)象、性質(zhì)、形成機制和應(yīng)用，了解材料的制備技術(shù)和發(fā)展?fàn)顩r；（2） 要求學(xué)生能夠掌握材料物理的基本概念，基本理論和方法技術(shù)。三、 教學(xué)內(nèi)容與要求第一章概論2學(xué)時第二章材料結(jié)構(gòu)理論教學(xué)重點：晶體學(xué)中的一些基本概念和初步計算方法教學(xué)難點：材料結(jié)構(gòu)的實驗表征方法教學(xué)時數(shù)：6學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：概述，原子結(jié)合與結(jié)合鍵，晶體結(jié)構(gòu)與晶體學(xué)，準(zhǔn)晶、非晶和液晶，材料結(jié)構(gòu)的實驗研究教學(xué)方式：課堂講授教學(xué)要求：（1） 了解材料中原子的結(jié)合方式：離子鍵、共價鍵、極化鍵、金屬鍵。（2） 掌握晶體學(xué)中的一些基本概念和初步計算方法。（3） 了解準(zhǔn)晶、非晶、液晶的概念。（4） 熟悉材料結(jié)構(gòu)的實驗表征方法。第三章缺陷物理教學(xué)重點：點缺陷的概念、分類及其對材料物理性能的影響教學(xué)難點：面缺陷教學(xué)時數(shù)：6學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：缺陷物理概述，點缺陷，原子擴散理論，離子晶體中的點缺陷及其導(dǎo)電性，位錯，面缺陷教學(xué)方式：課堂講授教學(xué)要求：（1） 掌握點缺陷的概念、分類及其對材料物理性能的影響。（2） 了解材料中原子的擴散現(xiàn)象和擴散機制。（3） 了解離子晶體中的點缺陷及其導(dǎo)電性。（4） 掌握位錯概念及其對晶體性質(zhì)的影響。（5） 了解面缺陷和晶界能。第五章導(dǎo)電物理教學(xué)重點：金屬材料和半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電機制，能帶理論教學(xué)難點：半導(dǎo)體的物理效應(yīng)教學(xué)時數(shù)：8學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：導(dǎo)電物理概述，材料的導(dǎo)電性能，半導(dǎo)體與p-n結(jié)，半導(dǎo)體的物理效應(yīng)，半導(dǎo)體陶瓷的缺陷化學(xué)理論基礎(chǔ)，能帶理論的應(yīng)用教學(xué)方式：課堂講授教學(xué)要求：（1） 掌握金屬材料和半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電機制。（2） 了解材料的導(dǎo)電性能與材料的結(jié)構(gòu)的關(guān)系。（3） 了解一些功能材料如p-n結(jié)和晶體管。（4） 了解材料中光電的相互聯(lián)系及其應(yīng)用。第六章電介質(zhì)物理教學(xué)重點：電介質(zhì)理論，電介質(zhì)的極化響應(yīng)及行為，電介質(zhì)的電荷轉(zhuǎn)移、電導(dǎo)、損耗及擊穿等特性教學(xué)難點：靜電場中的電介質(zhì)行為教學(xué)時數(shù)：10學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：電介質(zhì)概述，靜電場中的電介質(zhì)行為，變動電場中的電介質(zhì)行為及損耗，極化馳豫，動態(tài)介電系數(shù)，固體電介質(zhì)的電導(dǎo)與擊穿教學(xué)方式：課堂講授教學(xué)要求：掌握電介質(zhì)的極化響應(yīng)及行為。掌握電介質(zhì)的電荷轉(zhuǎn)移、電導(dǎo)、損耗及擊穿等特性。了解電介質(zhì)的概念、分類及四大基本常數(shù)。掌握電介質(zhì)理論。第七章鐵電物理教學(xué)重點：鐵電物理學(xué)的一些基本概念，鐵電體的電疇和電滯回線教學(xué)難點：鐵電體的電疇和電滯回線教學(xué)時數(shù)：8學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：鐵電物理的一般性質(zhì)，鐵電體的電疇和電滯回線，鐵電相變與晶體的結(jié)構(gòu)變化，鐵電體物理效應(yīng)，鐵電物理效應(yīng)的實驗研究教學(xué)方式：課堂講授教學(xué)要求：掌握鐵電物理學(xué)的一些基本概念。了解自發(fā)極化產(chǎn)生的機制、鐵電相變與晶體結(jié)構(gòu)的變化。了解極化狀態(tài)在各種外界條件下的變化，即各種物理效應(yīng)：介電響應(yīng)、壓電、熱釋電、電致伸縮、光學(xué)效應(yīng)等。掌握鐵電體的電疇和電滯回線。第八章磁性物理教學(xué)重點：物質(zhì)磁性的來源、原子磁矩的計算和材料中原子磁矩的計算規(guī)則，磁性分類、順磁性和抗磁性概念及居里一外斯定理教學(xué)難點：磁疇與磁疇結(jié)構(gòu)教學(xué)時數(shù)：10學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：磁性物理概述，原子和離子固有的磁矩，物質(zhì)的抗磁性和順磁性，鐵磁性的分子場理論，亞鐵磁性的分子場理論，鐵磁體中的磁晶各向異性、磁致伸縮，磁疇與磁疇結(jié)構(gòu)教學(xué)方式：課堂講授教學(xué)要求：掌握物質(zhì)磁性的來源、原子磁矩的計算和材料中原子磁矩的計算規(guī)則。掌握磁性分類、順磁性和抗磁性概念及居里一外斯定理。了解鐵磁性的分子場理論和亞鐵磁性的超交換理論。了解鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部的能量和磁疇的形成。第九章材料的相變教學(xué)重點：相變的基本類型，有序-無序相變，朗道相變理論教學(xué)難點：朗道相變理論教學(xué)時數(shù)：6學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：概述，相變的基本類型，馬氏體相變，有序無序相變，朗道相變理論概要，相變微觀理論簡介，相變的實驗研究教學(xué)方式：課堂講授教學(xué)要求：（1） 掌握相變的基本類型和劃分的依據(jù)（2） 了解馬氏體相變和朗道相變理論（3） 了解相變微觀理論。第十章非晶態(tài)物理基礎(chǔ)教學(xué)重點：非晶態(tài)固體的結(jié)構(gòu)，非晶態(tài)半導(dǎo)體教學(xué)難點：非晶態(tài)半導(dǎo)體教學(xué)時數(shù)：4學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：概述，非晶態(tài)固體的結(jié)構(gòu)，非晶態(tài)固體結(jié)構(gòu)模型，非晶態(tài)固體的形成，非晶態(tài)半導(dǎo)體教學(xué)方式：課堂講授教學(xué)要求：（1） 掌握非晶態(tài)固體的結(jié)構(gòu)特點以及非晶態(tài)半導(dǎo)體的電子態(tài)和能帶模型（2） 知道非晶態(tài)固體的形成（3） 了解非晶態(tài)半導(dǎo)體的電導(dǎo)第十二章低微材料結(jié)構(gòu)教學(xué)重點：薄膜的結(jié)構(gòu)和缺陷，薄膜的表面和界面教學(xué)難點：界面結(jié)構(gòu)和界面特性、電接觸教學(xué)時數(shù)：4學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：薄膜的形成，薄膜的結(jié)構(gòu)和缺陷，薄膜的表面和界面，薄膜的尺寸效應(yīng)薄膜和基片的附著教學(xué)方式：課堂講授教學(xué)要求：（1） 掌握薄膜形成的理論基礎(chǔ)，掌握薄膜的尺寸效應(yīng)（2） 知道附著機理和附著的基本概念（3） 了解薄膜的內(nèi)應(yīng)力四