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》


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