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第九章 非晶态物理基础 第九章 非晶态物理基础 组成物质的原子、分子的空间排列不呈现周期性和平 移对称性，晶体的长程有序受到破坏，只是由于原子间 的相互关联作用，使其在小范围(约1～2nm) 内，仍然保 持着形貌和组分的某些有序的特征，具有短程有序，并 且在热力学上呈现亚稳性。这样一类特殊的物质状态统 称为非晶态。 116 第九章 非晶态物理基础 9.1 绪论 非晶态固体与晶体的最根本的区别： 1 ）非晶态固体中原于的取向和位置不具有长程有序而 具有短程有序（1~2nm）； 2 ）非晶态固体属于热力学的亚稳态。 即：凡非晶态固体都共同遵守相同的结构特征 ：有序 的缺乏和亚稳定性。 117 第九章 非晶态物理基础 非晶态固体的分类： (1)普通低分子非晶态固体，它以非晶态半导体和非晶态 金属为主； (2)氧化物和非氧化物玻璃； (3)非晶态高分子聚合物。 118 第九章 非晶态物理基础 非晶态材料的应用： 非晶态金属比一般金属具有极高的强度， 一般是 普通金属材料的7 倍以上；优异的抗辐射性；高硬度、 高强度、耐腐蚀； 变压器：微型变压器，非晶态铁心，非晶态磁头 非晶硅太阳能电池 著名的物理学家英特： “我不能预见未来，不能 说明究竟在什么时候，太阳能电池将要取代石油！” 119 第九章 非晶态物理基础 非晶态材料的发展历史： 20 世纪30 年代，克拉默尔用气相沉积法获得了第一个 非晶态合金。 50 年代中期，科洛密兹等人，首先发现了非晶态半导体 具有特殊的电子特性。 1958 年，安德森 《扩散在一定的无规点阵中消失》。 1960 年，美国加州理工学院杜威兹教授，非晶态合金。 1980 年，美国GE 公司用非晶态合金片做成了电动机 。 1988 年，我国已生产80 吨非晶态软磁合金。 120 第九章 非晶态物理基础 9.2 非晶态固体的结构 9.2.1 非晶态固体的结构特点 非晶态固体结构的基本特征： —— “长程无序”、“短程有序” 非晶体固体与晶体在结构上的本质区别 ——不存在长程有序，没有平移对称 性。 121 第九章 非晶态物理基础 双体相关函数： 描述系统的物理量在空间两点或两个时刻涨落的相互 关联的函数。 122 第九章 非晶态物理基础 123 第九章 非晶态物理基础 非晶态固体的主要结构特征： 1）结构长程无序 从熔体冷却形成非晶态固体过程。 熔体状态：原子自由运动，长程无序，即结构上无 序，原子非定域； 非晶态固体：原子的主要运动是在其平衡位置附近 作振动； 熔体的结构无序性在非晶态固体形成过程中被保 留下来，而熔体原子的非定域性却丧失了。 124 第九章 非晶态物理基础 2 ）短程有