Настоящая книга представляет собой вводный курс физики твердого тела, охватывающий как основные представления теории, так и ее приложения к описанию физических свойств твердых тел и происходящих в них процессов. В книге отражены следующие вопросы: теория кристаллической решетки (включая роль дефектов, тепловые свойства, диффузию), необходимые сведения из атомной физики и квантовой механики и на этой основе - электронная теория твердого тела. Далее изложены применения этой теории к анализу электрических и магнитных свойств диэлектриков, ионных кристаллов, полупроводников и металлов. Книга написана простым и доступным языком с минимальным использованием математического аппарата; авторы умело и на современном уровне объясняют многие сложные и тонкие вопросы, опираясь на наглядные модельные представления. Книга может быть рекомендована в качестве дополнительного учебного пособия студентам университетов и физико-технических вузов, начинающим изучать физику твердого тела или отдельные ее разделы. Она будет полезна молодым специалистам и преподавателям этой дисциплины, а также научным работникам смежных с физикой областей науки, желающим ознакомиться с основными представлениями и методами физики твердого тела.??.

Учебное пособие представляет собой конспект лекций, прочитанных автором в течение ряда лет студентам физического факультета. Рассматривается широкий круг вопросов теории механических и тепловых свойств кристаллов. На основе статистического приближения анализируется специфика сил связи различных групп кристаллов и её влияние на их механические свойства. Большое внимание уделяется проблеме построения уравнений состояния кристаллов в рамках термодинамического подхода. Изложение предполагает, что читатель имеет представление о пространственных группах и сингониях кристаллов. Для студентов, аспирантов и научных работников, специализирующихся в области теории твердого тела.

Монография посвящена изложению основ современной квантовой теории твердого тела с помощью языка псевдопотенциала. Показано, что идеи псевдопотенциала появляются как естественное следствие применения квантово-механической теории рассеяния (излагаемой в книге) к проблеме взаимодействия электрона с атомом (ионом). Особое внимание уделено принципам построения кристаллических потенциалов и теории экранирования. На языке псевдопотенциала рассмотрены основные положения зонной теории и проанализирована связь между теорией псевдопотенциала и основными методами расчета энергетической зонной структуры (ОПВ, ППВ, ККР, ККРЗ). В качестве примера использования теории псевдопотенциала обсуждено ее применение к одной из актуальных задач теории фазовых превращений - проблеме сравнительной устойчивости кристаллических структур металлов и сплава. На широком материале показаны возможности теории псевдопотенциалов в этом аспекте.

В первой главе пособия кратко изложены основы кристаллографии. Во второй главе даны физические основы электроники твердого тела. В последующих четырех главах изложены ключевые вопросы физики полупроводников: равновесная статистика электронов и дырок, перенос носителей заряда, контактные явления и явления в сильных электрических полях. Для аспирантов и студентов.

Пособие соответствует содержанию направлений бакалаврской подготовки "Прикладная механика", "Прикладная математика и физика" и "Механика", магистерских программ "Механика деформируемого твердого тела", "Наномеханика" и "Вычислительная механика". Исследуются упругие свойства идеальных монокристаллов и наноструктур. Описана методика, позволяющая получить связь макроскопических характеристик с параметрами микроструктуры в рамках линейной теории упругости. Проводится сравнительный анализ трех моделей мажатомного взаимодействия: силовой, моментной и угловой. Рассматриваются структуры, имеющие одноатомные кристаллические решетки (треугольная, квадратная, кубическая, ОЦК, ГЦК) и двухатомные кристаллические решетки (графен, алмаз). Предназначено для студентов, изучающих теоретическую механику, механику сплошной среды и физику твердого тела, а также аспирантов, научных работников и инженеров.

Современная техника резко повысила требования к материалам, в связи с чем очень возрос интерес к физическим явлениям и закономерностям, определяющим различные свойства материалов, в частности металлов. В книге дается систематическое, но не слишком специальное и сложное, изложение основных вопросов молекулярно-кинетической теории металлов. В ней излагаются общие сведения о кристаллических решетках твердых тел, теории упругих свойств кристаллов, колебаний кристаллических решеток, фазовых превращений (в том числе упорядочения и распада сплавов). Теоретически рассматриваются процессы образования вакансий и диффузии в металлах и сплавах, а также протекания в них пластической деформации. Книга рассчитана на научных работников и инженеров, работающих в физике твердого тела, в частности, металлофизики и физического металловедения, она также может служить пособием для аспирантов и студентов старших курсов вузов, специализирующихся в этих же областях физики.

В учебном пособии помимо традиционно сложившихся разделов физики твердого тела отражены некоторые современные направления науки. такие как физика фотонных кристаллов, наномасштабная физика. фрактальные представления о структуре кристаллических тел. Теоретический материал каждой главы книги дополнен задачами с решениями. Для студентов и аспирантов высших технических учебных заведений, а также преподавателей физики и других естественно-научных дисциплин в технических вузах.

В пособии рассматриваются особенности энергетического спектра и переноса частиц в одномерных системах (квантовых проводниках) и углеродных нанотрубках. Предназначено для студентов старших курсов и аспирантов, специализирующихся в области микро- и наноэлектроники.

Изложена современная теория нормальных и сверхпроводящих металлов без использования сложных математических методов. Помимо описания классических свойств, серьезное внимание уделено актуальным проблемам: квантовым интерференционным эффектам, локализации электронов случайным потенциалом, нелинейным явлениям, взаимному влиянию сверхпроводимости и магнетизма и др. Необходимо знакомство с квантовой механикой и статистикой. Для студентов и аспирантов физических специальностей вузов, а также научно-технических работников в области физики твердого тела.

В книге кратко излагаются основы физики конденсированных сред, физики поверхности, являющейся одним из краеугольных камней столь модных сегодня нанотехнологий. При этом выдержан удачный баланс между экспериментом и теорией. Для теоретического объяснения экспериментальных данных широко использована квантовая физика. Четко прослежены общие свойства различных форм существования конденсированных сред. Обсуждаются переходные состояния между различными формами, а также основные физические законы, единые для всех форм вещества. Для студентов старших курсов университетов, а также аспирантов, молодых специалистов и инженеров.

Представлены современные достижения в теории и эксперименте метода дифракции электронов в 4D пространственно-временном континууме. Даны основы классической газовой электронографии, в том числе высокотемпературной, на основе понятия поверхности потенциальной энергии. Введение развертки во времени в дифракционные методы с использованием пикосекундных и фемтосекундных электронных диагностирующих импульсов, синхронизированных с импульсами возбуждающего лазерного возбуждения, позволило разработать методы сверхбыстрой электронной кристаллографии, дифракции рентгеновских лучей с временным разрешением и динамической просвечивающей электронной микроскопии, томографии молекулярного состояния. Становится возможной визуализация переходных процессов при фотовозбуждении свободных молекул и биологических обьектов, анализ процессов на поверхности и в наноструктурах. Для широкого круга читателей, студентов, аспирантов, научных работников, интересующихся проблемами структуры и динамики наноматериалов, строением вещества.

Обобщены экспериментальные и теоретические исследования воздействия малых доз ионизирующего излучения (рентгеновских лучей, y-квантов, электронов) на полупроводниковые монокристаллы, полупроводниковые структуры и приборы, металлы, сплавы, режущий, буровой и волочильный инструменты, а также исследования радиационно-стимулированной миграции, диффузии и выхода водорода из твердого тела. Заложена феноменологическая модель упорядочения структуры дефектных кристаллов и изменения физических и механических свойств материалов под действием ионизирующего излучения. Для научных и инженерно-технических работников, занимающихся радиационной физикой твердого тела, модификацией свойств полупроводников и металлов, проблемой материалов для термоядерных и ядреных реакторов. вопросами водородной энергетики. Полезна аспирантам, магистрам и студентам соответствующих специальностей.

Книга посвящена физическим основам работы различных электронных приборов. После краткого исторического введения изложены основные сведения из атомной и молекулярной физики, теории кристаллов, полупроводников и диэлектриков. В весьма популярной форме, но достаточно строго трактуется физический смысл ряда сложных явлений и понятий современной физики (уравнение Шредингера, переходы между уровнями и т. д.). К числу рассмотренных электронных приборов относятся вакуумные лампы от триодов до СВЧ-устройств, газоразрядные приборы и полупроводниковые элементы. Отражены новые направления использования плазмы газового разряда—термоядерный синтез, магнитогидродинамические генераторы и электрические ракетные двигатели. В последней главе книги с позиций квантовой электроники описаны лазеры и мазеры. Книга может быть использована в качестве дополнительного пособия студентами физических и физико-технических факультетов университетов и втузов, она также представляет интерес для широкого круга читателей — инженеров и неспециалистов, которые хотят познакомиться с современным состоянием физики и практическими применениями, основанными на ее достижениях.

Книга представляет критический обзор науки о переохлажденном состоянии жидкостей, получения и анализе метастабильных состояний и фаз, высокоскоростном затвердевании в условиях, далеких от термодинамического равновесия. Описан прогресс, достигнутый в последние 30 лет в развитии экспериментальных методов и теоретических моделей. Специальное внимание уделено методам достижения глубоких переохлаждений, физической природе переохлажденных жидкостей. а также моделям строения жидкостей, основанным на понятии близкого порядка. Представлены новые концепции анализа метастабильного состояния переохлажденного расплава. Показано, что состояние переохлажденной жидкости определяет огромное разнообразие путей затвердевания в широкий спектр различных метастабильных состояний твердых тел. Проанализированы теоретические модели зарождения кристаллов и отбора фаз, высокоскоростного однофазного и полифазного затвердевания и эволюции микроструктур. Описаны современные эксперименты и приведены теоретические модели для изучения и получения новых метастабильных фаз как в наземных условиях, так и в условиях микрогравитации. Книга написана известными международными экспертами в области жидкого состояния, теории кристаллизации и затвердевания. рекомендуется специалистам, аспирантам и студентам по специальностям "Физика конденсированного состояния", "Термодинамика" и "Физическое материаловедение".

Описаны диаграммы состояния двойных систем металл-бор и диаграммы фазовых равновесий тройных систем металл-металл-бор. Систематизированы и обобщены сведения о всех бинарных и тернарных боридах, типах их кристаллической структуры, периодах решетки. Приведены данные о твердых растворах на основе бинарных боридов, изменения их периодов решетки. Для инженерно-технических работников и специалистов, занимающихся проблемами материаловедения, физики и химии твердого тела, кристаллохимии.

В пособии обсуждаются проблемы рентгеноструктурного анализа нанокристаллических материалов, излагаются современные рентгенографические методики исследования наноразмерных и наноструктурированных систем. Рассматриваются особенности рентгеновской дифракции для ID и 3D когерентных наноструктур. Пособие предназначено для магистрантов ФФ НГУ, обучающихся на кафедре физических методов исследования твердого тела, а также студентов других кафедр и факультетов, занимающихся исследованием структуры нанокристаллических материалов. Предполагается, что обучающиеся знакомы с началами кристаллографии и теории рассеяния рентгеновских лучей.

Известные структуры, в которых при сохранении симметрии катионы с анионами как бы меняются местами. В противоположность исходным кристаллам их называют структурными антиподами. В противовес широко распространенным перовскитам синтезированы антиперовскиты и даже антикриолит Li6NBr3. Антиструктуры пока немногочисленны и еще мало изучены, но исследование их свойств может представлять интерес, т. к. в них реализуются необычные комбинации химических элементов и должны быть оригинальные проявления физических свойств. Антиподы - это промежуточные структуры между ионными и интерметаллическими фазами. Среди них обнаружены сверхпроводники. Могут быть синтезированы кристаллы с интерметаллическими и диэлектрическими слоями, есть примеры таких структур. Приведены результаты кристаллохимического анализа структур антиперовскитов, и родственных им слоистых структур - оксигалогенидов, перовскитоподобных карбидов, нитридов, боридов. Приводятся результаты прогноза новых соединений. Книга предназначена для людей не равнодушных к новым кристаллам. специалистов по физике и химии твердого тела, материаловедению, может быть использована для студентов в качестве учебного пособия по кристаллохимии.

Изложены основные физические представления по упругим и акустическим свойствам ионных, керамических диэлектриков и высокотемператруных сверхпроводников (ВТСП) с позиций теории упругости, динамической теории кристаллических решеток и физической акустики. Дается описание современных методов и средств измерения упругих и акустических характеристик твердых тел. Систематизирован материал по экспериментальным и теоретическим исследованиям этих свойств при тепловом, радиационном воздействиях и сжатии. Уделяется внимание практическому использованию ионных, керамических и ВТСП материалов в технике. Для научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в области физики твердого тела, физического материаловедения, а также студентов старших курсов инженерно-технических и физических специальностей вузов.