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固体物理视频篇一：大学物理本科专业教学视频 国内大学集合版作者
大学物理本科专业教学视频 国内大学集合版作者： 王志斌
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http://passport.baidu.com/?business&aid=6&un=xubiao650307#7 中科大力学课件
固体物理视频篇二：半导体物理 教案 第1章--第7章
绪论
本门课的主要内容：固体物理20学时，半导体物理50学时。与其他课程的关系。
一、 半导体科技发展简介 （170年）
1. 萌芽时期 （1834～1931）将近100年时间
1834年，Faraday 提出半导体判定条件：
金属： ρ<10-6Ωcm
半导体：10-3Ωcm<ρ<106Ωcm
绝缘体：ρ>1012Ωcm
半导体具有负的电阻温度系数，这一年成为该学科进入萌芽时期的标志。
1873年， W.Smith Se光电导效应。
1874年， F.Brawn PbS 等矿石的整流作用。
1879年， Hall Hall效应。 表明半导体的导电机构与金属不同。
直到20世纪30年代以前，虽然有些发现，但是不系统。
2. 理论形成和系统发展时期 （1931～1980）近50年时间
1931年， Wilson提出能带论奠定了半导体理论的基础，解释了金属、半导体、绝缘体的本质区别。
1949年， W.Shockley (晶体管之父)。p-n结, 双极晶体管（Bipolar Transistor）理论。1947年与J.Barden 和 W.H.Brattain发明点接触晶体管。为此获得诺贝尔物理学奖。标志现代半导体理论的形成，半导体科技进入系统发展时期。
1957年， Kroemer异质结晶体管。半导体领域第二次获得诺贝尔物理学奖。
1958年，Esak: 隧道二极管 第三次获得诺贝尔物理学奖。
这一时期，所用的半导体材料主要是锗。锗晶体管开创了第二代计算机（后来为硅管所取代）。
3. 集成化的微电子时期 （1960～1980）
1957硅晶体管实用化
1960工艺的出现，为IC的发明提供了技术支持。
1962 Noyce 单片集成
1970年， LSIC 逻辑电路出现。
该时期内，半导体行业得到了全面发展，主要有三个方向。
(1) 微型化(2)功率器件(3)敏感器件
4. VLSIC 的成熟阶段 = IT业的快速发展时期 （1980～2000）
同时与其他学科结合出现了MEMS产业。
二、 面对未来的发展趋势
1. 从微型化的发展方面看：
20年 从60年代的几十微米至80年代1微米。
20年 从80年代1微米至21世纪初30nm
未来的器件会更多地考虑量子效应进入Nanoelectronics时代 未来20年内很可能会达到几个nm的水平。
2. 系统集成方面看
传感+执行+电路=SOC
传感+执行=MEMS
3. 高频、大功率和能量转换。光电器件。
三、教与学的方法
1.多下工夫时间
2.调整心理，理解的整理 从认识论的高度
3.理解的基础
第一章、 半导体中的电子状态
一、量子力学基础
1. Max Planch普朗克光量子说
En=n ω=nhγ n=0, 1, 2…
能量是量子化的，不是连续的。光子的概念。
光子是电磁辐射的量子，传递电磁相互作用的规范粒子。
其静止质量为零 M=0
不带电荷Q=0
其能量为普朗克常量h和电磁辐射频率γ的乘积E=hγ
在真空中以光速c运行 v=c = 3e8米/秒
根据质能方程 ： E=hγ=mc2
说明光子的动质量： m=
光子的动量：p=mc=
2. 光子的波粒二象性
光具有波动性，又具有粒子性。
3. 德布罗意物质波 matter wave
在光具有波粒二象性的启发下，法国物理学家德布罗意（1892～1987）在1924年提出一个假说，指出：
“波粒二象性不只是光子才有，一切微观粒子，包括电子和质子、中子，都有波粒二象性。”他把光子的动量与波长的关系式p=h/λ推广到一切微观粒子上，指出：
“具有质量m 和速度v 的运动粒子也具有波动性，这种波的波长等于普朗克恒量h 跟粒子动量mv 的比”，即
λ= h/p = h /(出自:WwW.HNNscy.Com 博 文学习 网:固体物理视频)（mv）。这个关系式后来就叫做德布罗意公式。
4. 不确定性原理 Uncertainty principle
又称“测不准原理”、“不确定关系”，是量子力学的一个基本原理，由德国物理学家海森堡（Werner Heisenberg）于1927年提出。本身为傅立叶变换导出的基本关系：若复函数f(x)与F(k)构成傅立叶变换对，且已由其幅度的平方归一化（即f*(x)f(x)相当于x的概率密度；hγ 2cm2c2=hγhγh== cλγλ
F*(k)F(k)/2π相当于k的概率密度，*表示复共轭），则无论f(x)的形式如何，x与k标准差的乘积ΔxΔk不会小于某个常数（该常数的具体形式与f(x)的形式有关）。
?x??p≥ /2
5. 几率波
是微观客体运动的一种统计规律性，它把物质粒子的波动性与原子性统一了起来。 ψ=ψ(x,y,z,t) 描述了系统的动力学性质。
6. 算符
位置算符: x, y z-> x , y, z
位置表象下，粒子的动量算符：px pypz ->
位置表象下，粒子的能量算符：E ->
+∞ ? ? ?i?xi?yi?z ? i?t
<x>=?ψ*xψdxψ*是ψ的共轭函数。 <x>是位置平均值。
-∞
+∞
<p>=?ψ*
-∞ ?ψdx一维动量平均值。 i?x
7. 薛定谔方程
薛定谔提出的量子力学基本方程 。建立于 1926年。它是一个非相对论的波动方程。它反映了描述微观粒子的状态随时间变化的规律，它在量子力学中的地位相当于牛顿定律对于经
p2
+V(r) 典力学一样，是量子力学的基本假设之一。考虑动能和势能， 能量E=2m
?p2 22+V(r)→-?+V(r) E→ p→-i ? i?t2m2m
? 22ψ(r,t)=[-?+V(r)]ψ(r,t) 含时薛定谔方程 i?t2m
当势能V(r)不含时间，此时可用分离变量法求解薛定谔方程
令 ψ(r,t)=?(r)f(t), 代入薛定谔方程，得到
22[-?+V(r)]?(r)=E?(r) 为不含时的薛定谔方程。 2m
二、能带论点方法简介
1晶体中势能分布场的近似化处理
一定状态下(动能、势能)的电子，其波函数所遵守的薛定谔方程为：
2 [-?+V(r)]ψ(r)=Eψ(r) 2m
严格说来每个电子所受的势能场作用均不同，所以晶体是复杂的多体问题，要想确定其电子状态，需解多元微分方程组，几乎是无法求解。
因此采用两个近似方法，将其简化为单体问题。
a. 绝热近似： 认为晶格振动对电子运动影响很小而略之，就好象原子的整体运动和电子
运动之间不交换能量，最后再把格波当作微扰来处理。（以声子散射的形式加以考虑）。因此，可以认为原子都固定在平衡位置，形成一个周期性势能场。
b. 单电子近似：研究一个电子的运动时，其他电子在晶体各处对这个电子的库仑作用，按
照它们的几率分布，被平均地加以考虑。所以每个电子所受的这种作用可以认为是相同的，且是周期性的。
结论：可以认为所有电子处在相同的以晶格矢量为周期的总势场中。这样只需要解一个微分方程即可。能带理论就是在这种假设前提下建立的。
2晶体中的周期性势场、布洛赫定理
（1）周期性势场
考虑一维晶格，假定只有库仑力存在于电子和原子之间，
忽略其他因素（诸如杂质晶格扰动）的影响
对于单个原子 对于两个原子
x
对于多个原子
固体物理视频篇三：课程名称翻译大全
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