Изучение вещества в твёрдом состоянии, включая его физические свойства и поведение.Физика твёрдого тела — это раздел физики, изучающий твёрдые вещества, или твёрдые тела. Она сосредоточена на том, как крупномасштабные физические свойства твёрдых материалов (такие как электропроводность, магнетизм, тепловое поведение и оптический отклик) возникают из квантово-механического поведения составляющих их атомов и электронов. Это интеллектуальная основа практически всех современных технологий — от кремниевого чипа в вашем телефоне до магнитной памяти в вашем жёстком диске.
Эта область возникла в начале XX века; первая квантовая теория твёрдых тел была разработана Арнольдом Зоммерфельдом и Феликсом Блохом в конце 1920-х годов на основе более ранних работ Эйнштейна по удельной теплоёмкости. Термин «физика твёрдого тела» стал широко использоваться в 1940-х годах, особенно после основания Отдела физики твёрдого тела Американского физического общества в 1947 году.
Основная идея состоит в том, что атомы в твёрдом теле расположены в виде регулярной повторяющейся решётки. Электроны в твёрдом теле не связаны с отдельными атомами, а образуют «море» делокализованных частиц, движущихся через этот периодический потенциал. Квантовая механика dictates, что эти электроны могут занимать только определённые энергетические зоны, и заполнение этих зон определяет, является ли материал металлом, полупроводником или изолятором. В этой области используются такие инструменты, как зонная теория, поверхности Ферми и концепции квазичастиц (например, фононы для колебаний), чтобы объяснять и предсказывать макроскопическое поведение.
Она лежит в основе проектирования всех полупроводниковых устройств (транзисторов, светодиодов, солнечных элементов), магнитных носителей информации, сверхпроводников и современных материалов, таких как графен и топологические изоляторы.
Транзистор — строительный блок всей современной электроники — был изобретён в 1947 году в Bell Labs как прямой результат исследований в области физики твёрдого тела, заменив громоздкие и неэффективные вакуумные лампы.
Статей пока нет