凝聚態物理學研究有哪些實驗手段?有哪些概論類的著作?
樣品生長:
bulk single crystal/polycrystal:自助溶劑法self flux,化學氣相輸運 chemical vapor transport, 光學浮區法,高壓合成法
thin film: 分子束外延MBE,脈衝激光沉積PLD,磁控濺射,化學氣相沉積CVD,電子束蒸發E beam Evaporation,原子層沉積ALD
nano wire:水熱法,溶劑熱法
器件製備:
光刻 Lithography,電子束曝光 E beam Lithography
測量表徵:
1、輸運測量:電阻率,霍爾效應,磁阻
2、電子結構測量:角分辨光電子能譜ARPES,掃描隧道顯微鏡STM
3、紅外光譜,拉曼光譜,X射線光電子能譜XPS,二次離子質譜SIMS,中子散射,核磁共振NMR
4、結構成分表徵:XRD,SEM,TEM,AFM,EDS
5、此外還有用來測量磁化率的超導量子干涉儀SQUID,磁光克爾測量系統MOKE,磁力顯微鏡,比熱測量,熱輸運測量(熱導率,熱電勢,能斯特效應)等等。
以上有些是比較常見的表徵手段,在很多高校的分析測試中心的網站都能找到,並且有儀器的介紹。以上分類不算特別準確,權且這麼看吧。
其實還有很多,實驗手段是列舉不完的,因為人類的智慧是無窮的,總會有新的實驗手段出現,並帶動實驗科學的發展。
概論類的著作,還沒看到有特別好的,低溫測量方面的倒是很推薦一本:
《Experimental Techniques for Low-Temperature Measurements》
Experimental Techniques for Low-Temperature Measurements
裡面的細節很詳盡,包括了從電極製備到測量的各種tips,非常實用。
補充一下關於樣品表徵方面的內容:維基百科有個頁面:Category:Semiconductor analysis 題主可以去找關鍵詞。此外,前一陣子發現很多材料系的課程比物理系的課程更實用,對於凝聚態實驗的高年級本科生和研究生來說。比如有門課叫「材料分析方法」。題主可以嘗試以這個為關鍵詞找書。
剛入凝聚態這個坑,說幾個我接觸到的吧。個人覺得凝聚態物理實驗方面主要分為樣品的製備和表徵製備有很多種方法,根據對象選擇不同的製備方法。 二維材料常用的有化學氣相沉法(CVD)、激光脈衝沉積(PLD)、分子束外延(MBE)、磁控濺射等。個人覺得CVD可能是最多的吧,應用面很廣泛,價格也不是很貴。 樣品長好了之後就得看看長得咋樣,各項性能如何,是否達到預期目標等,這時候就需要表徵了。 表徵手段也很多,常用的有光學顯微鏡、然後就是各種電鏡了,有AFM、SEM、STM、TEM等。想測晶格結構的就去測個XRD,想看看有哪些元素測個XPS。哦,還經常用到拉曼光譜儀...
概論類著作:P. W. Anderson, Basic notions in condensed matter physics馮端,金國均, 《凝聚態物理學》
推薦閱讀:
※如何理解Kagome格子中的flat band?
※什麼是Anyon?
※如何優雅的用MBE生長薄膜?
※愛因斯坦的個性是天生的嗎?
※如何系統學習密度泛函理論?