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1、材料制备与表征课程教学大纲课程编号： 20821308 总学时数： 48总学分数： 3课程性质： 方向选修适用专业： 应用物理学一、课程的任务和根本要求：本课程包括材料制备技术和材料表征技术，是应用物理学专业光电材料与器件方向的模 块课程。学生通过学习要把握以下根本内容：材料制备技术内容包括晶体构造、晶体缺陷、成核理论、界面的平衡构造、晶体生长动力学、单晶材料的制备、薄膜材料的制备、陶瓷材料的制备、复合材料的制备和材料工程技术，重点是先进人工晶体的材料制备科学与技术。材料表征技术主要包括X 射线衍射分析、电子显微分析、热分析、振动光谱、光电子能谱、穆斯堡尔谱、色谱等各种测试方法的物理原理、仪器
2、的功能和应用范围。学生通过学习可以 把握材料制备技术和常用测试方法，为以后的学习工作和进一步争论打下根底。该课程有部 分内容在其他课程中消灭过，在此只作简洁介绍。二、根本内容和要求：上局部：材料制备技术第一章 晶体构造和晶体缺陷1.1 晶体学根底1.2 空间点阵1.3 米勒指标1.4 密积存与配位数1.5 晶体结合键型1.6 元素晶体构造1.7 几种典型晶体构造1.8 点缺陷1.9 线缺陷1.10 面缺陷目的和要求：把握晶体构造根本学问和晶体中存在的缺陷，分析晶体中缺陷来源种类。其次章 成核理论2.1 相变驱动力2.2 弯曲界面的平衡与相变位垒2.3 均匀成核2.4 非均匀成核2.5 再结晶成
3、核2.6 单相固溶体的凝固目的和要求：把握材料中原子如何结合和生长成核的学问点。第三章 界面的平衡构造3.1 晶体的平衡外形3.2 生长界面构造的根本类型第 1 页/共 5 页3.3 柯塞尔模型3.4 杰克逊模型3.5 特姆金模型目的和要求：了解把握界面的根本种类，不同描述形式之间的区分和特点。第四章 晶体生长动力学4.1 邻位面的生长台阶动力学与运动学4.2 光滑界面的生长4.3 粗糙界面的生长4.4 晶体生长动力学统一理论4.5 晶体生长形态学目的和要求：把握晶体生长的根本理论，晶体界面核动力争论。第五章 单晶材料的制备5.1 气相生长法5.2 水溶液生长法5.3 水热生长法5.4 熔盐生
4、长法5.5 熔体生长法目的和要求：把握单晶材料制备方法，了解不同制备方法的优缺点。第六章 薄膜材料的制备6.1 薄膜的形成机理6.2 物理气相沉积6.3 化学气相沉积6.4 化学溶液镀膜法6.5 液相外延制膜法6.6 膜厚的测量与监控目的和要求：把握薄膜材料形成的机理和常用制备方法。第七章 陶瓷材料的制备7.1 陶瓷的组成相及其构造7.2 陶瓷的制备工艺7.3 装置瓷7.4 电容器陶瓷7.5 压电陶瓷7.6 铁氧体7.7 高温陶瓷目的和要求：把握陶瓷材料组成和不同陶瓷组成的材料制备方法。第八章 复合材料的制备8.1 复合材料的一般概念8.2 颗粒增加复合材料8.3 夹层增加复合材料8.4 纤维
5、增加复合材料8.5 树脂基复合材料8.6 金属基复合材料8.7 陶瓷基复合材料目的和要求：把握常用复合材料的制备方法。第九章 材料工程技术9.1 低维材料9.2 纳米材料与制备技术9.3 金属有机物化学气相沉积9.4 化学束外延和原子层外延9.5 激光沉积与激光釉化9.6 梯度功能材料9.7 智能材料与构造目的和要求：把握型材料功能和制备方法。下局部：材料表征局部 第十章 X 射线衍射分析10.1 X 射线物理根底10.2 X 射线衍射几何条件10.3 单晶体的争论方法10.4 多晶体的争论方法10.5 衍射仪法10.6 X 射线物相分析10.7 晶胞参数的测定目的和要求：把握X 射线的衍射的
6、根底学问和电磁波理论。第十一章 电子显微分析11.1 电子光学根底11.2 电子与固体物质的相互作用11.3 透射电子显微分析11.4 扫描电子显微分析11.5 电子探针X 射线显微分析11.6 分析电子显微镜11.7 电子显微分析在无机非金属材料科学中的应用目的和要求：把握电子显微镜的根本原理，知道不同探针的工作模式。第十二章 热分析12.1 概述12.2 差热分析12.3 热重分析12.4 热膨胀法12.5 其他热分析方法目的和要求：把握掌热分析的根本原理和分析方法。第十三章 振动光谱13.1 振动光谱的根本原理13.2 红外光和红外光谱13.3 红外分光光度计13.4 红外光谱试验技术1
7、3.5 激光拉曼光谱13.6 振动光谱在材料争论中的应用目的和要求：把握振动光谱的根本原理，学会分析红外等分析技术。第十四章 光电子能谱分析14.1 概述14.2 光电子能谱的根本原理14.3 光电子能谱试验技术14.4 光电子能谱的应用14.5 俄歇电子能谱目的和要求：把握光电子能谱的产生和机理，以及在测试中应用。第十五章 穆斯堡尔效应15.1 穆斯堡尔效应物理根底15.2 穆斯堡尔参数15.3 穆斯堡尔谱仪15.4 试验方法目的和要求：把握穆斯堡尔效应的根本原理范围三、实践环节和要求： 无四、教学时数安排：理论：48试验： 0上机：0其它：0教学内容第一章 晶体构造和晶体缺陷其次章 成核理
8、论第三章 界面的平衡构造课第四章 晶体生长动力学第五章 单晶材料的制备第六章 薄膜材料的制备第七章 陶瓷材料的制备第八章 复合材料的制备第九章 材料工程技术合计学时安排433334332教学内容第十章 X 射线衍射分析第十一章 电子显微分析第十二章 热分析第十三章 振动光谱第十四章 光电子能谱分析第十五章 穆斯堡尔效应48学时安排443432五、其它工程含课外学时内容：无六、有关说明：1、教学和考核方式：本课程属必修考察课，考核方式为开卷。2、习题：依据教学实际内容选择书本所附习题。3、力量培育要求：通过对材料制备技术的学习使学生了解常用材料的制备方法，并学会检测材料性能的常用测试技术，以后的工作和学习打下根底。4、与其它课程和教学环节的联系：先修课程和教学环节：需要具备光学，电磁学，电动力学，材料物理，激光原理等物理学问。后续课程和教学环节：平行开设课程和教学环节： 5、教材和主要参考书目：（1） 材料制备与科学技术 朱世富，赵北君 编著，高等教育出版社， 第一版无机非金属材料测试方法，杨南如，武汉理工大学出版社，第一版（2） 主要参考书目：材料分析测试技术材料X 射线衍射与电子显微分析，周玉，武高辉第2 版 材料近代分析测试方法，常铁军，哈尔滨工业大学出版社。