固體物理前沿研究與應(yīng)用-文庫吧資料
2024-09-06 17:49本頁面
【正文】 體物理學(xué)的研究對象即固體物質(zhì)的物理性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)、構(gòu)成物質(zhì)的各種粒子的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，及其相互關(guān)系的科學(xué)。簡明扼要又不失重點(diǎn)，對各個(gè)部分詳略得當(dāng)，短短數(shù)語便勾勒出固體物理學(xué)的整個(gè)輪廓，精辟的論述讓人興趣頗厚，影響頗深。同時(shí)，固體物理學(xué)的成就和實(shí)驗(yàn)手段對化學(xué)物理、催化學(xué)科、生命科學(xué)、地學(xué)等的影響日益增長，正在形成新的交叉領(lǐng)域。其發(fā)展趨勢是：由體內(nèi)性質(zhì)轉(zhuǎn)向研究表面有關(guān)的性質(zhì)；由三維體系轉(zhuǎn)到低維體系；由晶態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)到非晶態(tài)物質(zhì)；由平衡態(tài)特性轉(zhuǎn)到研究瞬態(tài)和亞穩(wěn)態(tài)、臨界現(xiàn)象和相變；由完整晶體轉(zhuǎn)到研究晶體中的雜質(zhì)、缺陷和各種微結(jié)構(gòu)；由普通晶體轉(zhuǎn)到研究超點(diǎn)陣的材料。超高真空技術(shù)、表面能譜術(shù)、材料制備的新技術(shù)、同步輻射技術(shù)、核物理技術(shù)、激光技術(shù)、光散射效應(yīng)、各種粒子束技術(shù)、電子顯微術(shù)、穆斯堡爾效應(yīng)、磁共振技術(shù)等現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)手段，使固體物理性質(zhì)的研究不斷向深度和廣度發(fā)展。這些研究內(nèi)容發(fā)展和豐富了在納米尺度上突破了光的衍射極限對光進(jìn)行調(diào)控的多種有效手段，不僅具有重要的基礎(chǔ)研究意義，在光學(xué)器件的小型化方面也有著重要的實(shí)用價(jià)值。表面等離子體光子學(xué)包含非常廣泛的研究內(nèi)容。 利用表面等離子體共振效應(yīng)在納米尺度上對光的調(diào)控表面等離子體共振是金屬納米結(jié)構(gòu)非常獨(dú)特的光學(xué)特性，對基于表面等離子體共振的納米結(jié)構(gòu)體系的研究已形成了國際上迅猛發(fā)展的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一，即表面等離子體光子學(xué)（Plasmonics）。在氧化物異質(zhì)pn結(jié)中發(fā)現(xiàn)超快光電響應(yīng)的基礎(chǔ)上，我們最近發(fā)現(xiàn)了比單體系材料提高了一個(gè)數(shù)量級的氧化物異質(zhì)結(jié)中的Dember光生伏特效，并在理論上揭示了傳統(tǒng)半導(dǎo)體pn結(jié)界面電場主導(dǎo)的橫向光電效應(yīng)和Dember光電效應(yīng)隨著光照能量變化而出現(xiàn)競爭的微觀動(dòng)態(tài)過程。介紹了有前景的地震前兆探測方法和原理。給出了模型的依據(jù)和觀測例證，分析了與傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)觀念的本質(zhì)區(qū)別及其物理實(shí)質(zhì)。這個(gè)報(bào)告將介紹高溫超導(dǎo)體的隧道譜方面的結(jié)果，對高溫超導(dǎo)機(jī)理的研究提出一些設(shè)想。2008年，另一類高溫超導(dǎo)體——鐵基超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)了，這個(gè)新的體系與銅氧化物高溫超導(dǎo)體在物理性質(zhì)上有一定程度的相似性，人們期望通過對它的研究來促進(jìn)對高溫超導(dǎo)電性的統(tǒng)一理解。 高溫超導(dǎo)體的隧道譜研究銅氧化物高溫超導(dǎo)體從被發(fā)現(xiàn)至今，已經(jīng)過去了二十多年，但是對于它的機(jī)理卻沒有取得共識(shí)，一個(gè)核心的問題就是它具有非常奇異的正常態(tài)（多數(shù)情況下在欠摻雜區(qū)比較明顯）。本報(bào)告報(bào)道我組最近兩年在石墨烯納米結(jié)構(gòu)邊緣態(tài)控制、物性研究、以及原型器件探索方面的工作。在石墨烯的二維結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低維度，形成例如量子點(diǎn)，納米帶等納米結(jié)構(gòu)，從而可以導(dǎo)致一系列新的物理現(xiàn)象。 （7）材料制備的物理基礎(chǔ)研究。 （5）微結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)和理論計(jì)算 。 （3）微結(jié)構(gòu)材料。（1）人工微結(jié)構(gòu)物理。固體激光器還用作可調(diào)諧染料激光器的激勵(lì)源。激光器在軍事、加工、醫(yī)療和科學(xué)研究領(lǐng)域有廣泛的用途。1960年，也是世界上第一臺(tái)激光器。實(shí)驗(yàn)上是通過電子束、離子束、原子束、光子、熱、電場和磁場等與表面的相互作用而得到有關(guān)表面結(jié)構(gòu)、表面電子態(tài)、吸附物的品種、結(jié)合的類型和成鍵的取向等信息。 表面物理學(xué)是固體表面附近的幾個(gè)原子層內(nèi)具有許多異于體內(nèi)的對稱性質(zhì)。半導(dǎo)體物理學(xué)的發(fā)展不僅使人們對半導(dǎo)體有了深入的了解，而且由此而產(chǎn)生的各種半導(dǎo)體器件、集成電路和半導(dǎo)體激光器等已得到廣泛的應(yīng)用。研究半導(dǎo)體中的原子狀態(tài)是以晶體結(jié)構(gòu)學(xué)和點(diǎn)陣動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，主要研究半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)、晶體生長，以及晶體中的雜質(zhì)和各種類型的缺陷。研究半導(dǎo)體原子狀態(tài)和電子狀態(tài)以及各種半導(dǎo)體器件內(nèi)部電子過程的學(xué)科。核聚變反應(yīng)堆“磁封閉體”核聚變反應(yīng)堆“磁封閉體” 核聚變反應(yīng)時(shí)，內(nèi)部溫度高達(dá)1億～2億攝氏度，沒有任何常規(guī)材料可以包容這些物質(zhì)。 磁懸浮列車磁懸浮列車 利用超導(dǎo)材料的抗磁性，將超導(dǎo)材料放在一塊永久磁體的上方，由于磁體的磁力線不能穿過超導(dǎo)體，磁體和超導(dǎo)體之間會(huì)產(chǎn)生排斥力，使超導(dǎo)體懸浮在磁體上方。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前的銅或鋁導(dǎo)線輸電，約有15%的電能損耗在輸電線路上，光是在中國，每年的電力損失即達(dá)1000多億度。此外，科學(xué)家正研究用半導(dǎo)體和超導(dǎo)體來制造晶體管，甚至完全用超導(dǎo)體來制作晶體管。（弱電應(yīng)用）超導(dǎo)磁體計(jì)算機(jī)超導(dǎo)磁體計(jì)算機(jī)高速計(jì)算機(jī)要求集成電路芯片上的元件和連接線密集排列，但密集排列的電路在工作時(shí)會(huì)發(fā)生大量的熱，而散熱是超大規(guī)模集成電路面臨的難題。磁流體發(fā)電，是利用高溫導(dǎo)電性氣體（等離子體）作導(dǎo)體，并高速通過磁場強(qiáng)度為5萬～6萬高斯的強(qiáng)磁場而發(fā)電。超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的單機(jī)發(fā)電容量比常規(guī)發(fā)電機(jī)提高5～10倍，達(dá)1萬兆瓦，而體積卻減少1/2，整機(jī)重量減輕1/3，發(fā)電效率提高50%。高溫超導(dǎo)材料的大致可分為三類：大電流應(yīng)用（強(qiáng)電
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