matlab在固體物理中的應(yīng)用(已修改)
2025-04-16 02:03 本頁(yè)面
【正文】 .. . . ..編號(hào)：河南大學(xué)2014屆本科畢業(yè)論文Matlab在固體物理中的應(yīng)用論文作者姓名： 作 者 學(xué) 號(hào)： 1003618013 所 在 學(xué) 院： 所 學(xué) 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 導(dǎo)師姓名職稱： 論文完成時(shí)間： 2014年04月23日 目 錄摘 要： 10 前言 11 固體物理的發(fā)展 2 關(guān)于固體物理的知識(shí) 2 固體物理的新發(fā)展及應(yīng)用 32 關(guān)于MATLAB 3 MATLAB的基本知識(shí) 3 MATLAB的實(shí)例 5 MATLAB的優(yōu)勢(shì) 63 緊束縛模型 7 緊束縛模型中二維晶格等能面 74 倒格子 8 二維晶格的倒格子 8 體心立方倒格子 8 面心立方倒格子 9 簡(jiǎn)單六角晶系的倒格子………………………………………………...… 95 MATLAB對(duì)緊束縛模型及其倒格子的模擬仿真 9 matlab對(duì)倒格子的模擬仿真 11 緊束縛模型中二維晶格的模擬仿真 176 結(jié)論 19參考文獻(xiàn) 20學(xué)習(xí)參考MATLAB在固體物理中的應(yīng)用摘 要： 固體物理是從不同角度描述固體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，是比較抽象的。MATLAB，flash，Photoshop等可以用來(lái)模擬其物理過(guò)程 ，所以本文將matlab應(yīng)用固體物理的倒格子和緊束縛模型中將結(jié)果可視化。關(guān)鍵詞： 固體物理 MATLAB 仿真 The application of matlab in solid physicsSolid state physics describes the structure and properties of solid from different angles, it is , flash, photoshop, etc. Can be used to simulate the physical process, so this paper applies MATLAB to solid state physics and tightbinding model will be the result of grid visualization.Key words: Solid physics matlab imitate 0 前言固體物理是從原子，分子，電子等不同角度來(lái)研究粒子的運(yùn)動(dòng)，及固體物理的性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)。它與我們學(xué)習(xí)過(guò)的半導(dǎo)體物理學(xué)、量子力學(xué)、大學(xué)物理等都有緊密聯(lián)系，而且是各學(xué)科間的橋梁。固體物理學(xué)很多都是建立在經(jīng)典模型上的，因此它的內(nèi)容是比較抽象的，而且也比較難理解的?，F(xiàn)在隨著可技術(shù)科學(xué)的飛速發(fā)展，許多計(jì)算機(jī)軟件都可以應(yīng)用在固體物理的模擬及其仿真方面。其中，MATLAB的功能是非常強(qiáng)大的，因此，針對(duì)固體物理復(fù)雜的特點(diǎn)，我們可以用MATLAB軟件使其物理過(guò)程可視化，也是它的結(jié)論更加直觀的呈現(xiàn)。1 固體物理的發(fā)展人們對(duì)固體物理的認(rèn)識(shí)是逐步的。固體可以分為晶體和非晶體，現(xiàn)在人們主要研究的是晶體。 關(guān)于固體物理的知識(shí)1850年布喇格導(dǎo)出了7大晶系14種布喇菲格子。1890年費(fèi)奧多羅夫，1891年熊夫利，1895年巴洛他們建立了晶體對(duì)稱性的群理論。這都為固體物理學(xué)得發(fā)展提供了深遠(yuǎn)的影響。勞厄在1912年通過(guò)晶體X光衍射的實(shí)驗(yàn)，確定了單晶體的對(duì)稱性，即晶體內(nèi)原子的周期性排列的結(jié)構(gòu)。但這個(gè)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有確定晶體的晶格常數(shù)，后來(lái)旋轉(zhuǎn)單晶法可具體測(cè)定晶體的晶格常數(shù)。舒布尼科夫在20世紀(jì)50年代建立了磁有序晶體的對(duì)稱群理論。原子結(jié)合成晶體時(shí)，原子的外層電子要作重新分布。外層電子的不同分布產(chǎn)生了不同類(lèi)型的結(jié)合力。不同類(lèi)型的結(jié)合力，就會(huì)產(chǎn)生晶體結(jié)合的不同類(lèi)型，主要有：共價(jià)結(jié)合，離子結(jié)合，金屬結(jié)合，分子結(jié)合，氫鍵結(jié)合。結(jié)合力的共性：庫(kù)侖力是原子間結(jié)合的動(dòng)力，而且是長(zhǎng)程力。晶格振動(dòng)與晶體的熱學(xué)性質(zhì)。一維復(fù)式格子的振動(dòng)可以得到長(zhǎng)聲學(xué)波和長(zhǎng)光學(xué)波。晶格振動(dòng)所形成的波，而且這種波的能量量子稱為聲子。它對(duì)固體的比熱容和熱導(dǎo)等性質(zhì)起重要作用。在1907年。愛(ài)因斯坦用量子理論處理固體中原子的振動(dòng)，他假設(shè)晶體中所有原子都以相同的頻率做振動(dòng)，他的這個(gè)假設(shè)非常簡(jiǎn)單，但是他忽略了諧振子之間的差異；1912年德拜把格波作為彈性波來(lái)處理，在低溫時(shí)，德拜熱容模型與實(shí)驗(yàn)相符。晶體的缺陷：原子絕對(duì)的按晶格的周期性排列的晶體是不存在的，實(shí)際的晶體都會(huì)存在一點(diǎn)缺陷，按缺陷的形態(tài)：有點(diǎn)缺陷，面缺陷，線缺陷。原子的熱運(yùn)動(dòng)會(huì)造成點(diǎn)缺陷。在平衡時(shí)，缺陷的數(shù)目是一定的。而且缺陷的擴(kuò)散不僅受晶格周期性影響，它還會(huì)發(fā)生復(fù)合現(xiàn)象。晶體中電子的能帶理論。布洛赫和布里淵他們分別從不同角度研究了周期場(chǎng)中電子運(yùn)動(dòng)的基本特點(diǎn)，為固體電子的能帶理論奠定了基礎(chǔ)。在一定能量范圍內(nèi)準(zhǔn)連續(xù)的能及組成的能帶稱為電子的本征能量。我們?cè)趯W(xué)習(xí)一維晶格中的近自由電子模型的結(jié)論，我們可以得到電子在行進(jìn)過(guò)程中受到起伏的勢(shì)場(chǎng)的散射作用。相鄰兩個(gè)能帶之間的能量范圍內(nèi)是不能有能量，稱為禁帶。1931年，威爾遜利用能帶的特征以及泡利不相容原理提出來(lái)絕緣體與金屬能帶模型的區(qū)別，并說(shuō)存在半導(dǎo)體，為以后半導(dǎo)體的發(fā)展提供了理論。電子是遵守費(fèi)米統(tǒng)計(jì)的，價(jià)電子對(duì)金屬熱容量貢獻(xiàn)很小的原因就是因?yàn)橘M(fèi)米統(tǒng)計(jì)的約束。人們對(duì)金屬的電導(dǎo)，熱導(dǎo)等電子的輸運(yùn)特性的分析可以利用費(fèi)米統(tǒng)計(jì)和能帶理論，而且從理論上解釋了純金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。 固體物理的新發(fā)展及應(yīng)用隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為固體物理開(kāi)拓出了新的研究領(lǐng)域。核物理技術(shù)，磁共振技術(shù)，材料制備的新技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展，都為固體物理提供了新的研究方向。固
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