向无序体系扩展的趋势。其原因在于一是对三维体系、有序体系的认识已趋成熟,亟待 开拓新的领域;二是由于当代技术的进步为人们提供了用于研究低维和无序体系的样 品。事实上,低维、无序体系材料绝大部分是采用当代新技术人工制备的。更为重要的 是,随着研究工作的不断深入,发现这类新材料具有的独特性质可以成为许多新型器件 的物理基础。 非晶态材料的研究和开发始于1950年前后,在短短的几十年里发展十分迅速。在 非晶半导体领域,从1948年开始对a-Se进行研究,并用于静电复印技术,1968年将氧 族元素化合物用作开关元件,1973年成功地将非晶Se用来作为摄像管的光电导膜,1976 年制备成功了a-Si太阳电池,1980年成功地运用氧族材料制作光信息存贮盘片(光盘), 1984年制成a-Si感光鼓。目前,随着非晶态半导体在科学和技术上的飞速发展,它已 在高新技术中得到广泛应用,并正在形成一类新型产业。以非晶硅为例,用高效、大面 积非晶硅薄膜太阳电池制作的发电站已并网发电,作为无任何污染的绿色能源发展非常 迅速;用a-Si簿膜晶体管制成的大屏幕液晶显示器和平面显像电视机已作为商品岀售: 非晶硅复印机鼓早已使用;a-Si传感器和摄像管、非晶硅电致发光器件和高记录速度大 容量光盘等,也正向实际化和商品化方向发展。 在非晶金属领域发展也十分迅速,1954年实现了低温蒸发制作a- BiGa,1960年出 现了熔体急冷法。1969年产生了旋转滚筒法,1975制备出了耐腐蚀的非晶态合金,1980 年用非晶金属制作磁头。目前,非晶态合金发展迅速,并广泛用于磁头、磁屏蔽、传感 器、变压器铁芯等各领域 玻璃是非晶态材料家族中的一大类,是自然界赐与人类的“性格随和”的固体材料。 由于玻璃结构上不很严格、组成比较常见而且容限度宽,制作成型工艺较为简单,具有 取材方便、成本低廉、形式多样,性能可调性大的特点,在许多高新技术中起着重要的 作用。非晶SiO2是受到最广泛研究的玻璃 随着非晶态材料的迅速发展,在理论方面也取得重大进展,1950年, Weimer发表 了“无定型Se的光电导”的论文。1958年,安德森提出了定域化,1967年莫特提出了 迁移率边的概念。1970年他又提出了最小金属化电导率,随后提出了非晶态能带的莫特 模型,1977年,发现了a-SiH的光诱导效应(S-W效应)。安德森、莫特因对无序理论 的重大贡献,获得了1977年诺贝尔物理学奖。 随着科学技术的发展,涌现了若干新型非晶态材料,包括非晶金属、玻璃、非晶半 导体、非晶超导体、非晶等离子体、有机高分子玻璃等,这些材料目前已成为科技界和 产业界重点研究和开发的对象,凝聚态物理学的研究对象也逐渐从晶态材料扩展到非晶 态材料 本章首先介绍非晶态固体的结构、电子态、能带结构等基础理论,然后以非晶体半向无序体系扩展的趋势。其原因在于一是对三维体系、有序体系的认识已趋成熟，亟待 开拓新的领域；二是由于当代技术的进步为人们提供了用于研究低维和无序体系的样 品。事实上，低维、无序体系材料绝大部分是采用当代新技术人工制备的。更为重要的 是，随着研究工作的不断深入，发现这类新材料具有的独特性质可以成为许多新型器件 的物理基础。 非晶态材料的研究和开发始于 1950 年前后，在短短的几十年里发展十分迅速。在 非晶半导体领域，从 1948 年开始对 a-Se 进行研究，并用于静电复印技术，1968 年将氧 族元素化合物用作开关元件，1973 年成功地将非晶 Se 用来作为摄像管的光电导膜，1976 年制备成功了 a-Si 太阳电池，1980 年成功地运用氧族材料制作光信息存贮盘片（光盘）， 1984 年制成 a-Si 感光鼓。目前，随着非晶态半导体在科学和技术上的飞速发展，它已 在高新技术中得到广泛应用，并正在形成一类新型产业。以非晶硅为例，用高效、大面 积非晶硅薄膜太阳电池制作的发电站已并网发电，作为无任何污染的绿色能源发展非常 迅速；用 a-Si 簿膜晶体管制成的大屏幕液晶显示器和平面显像电视机已作为商品出售； 非晶硅复印机鼓早已使用；a-Si 传感器和摄像管、非晶硅电致发光器件和高记录速度大 容量光盘等，也正向实际化和商品化方向发展。 在非晶金属领域发展也十分迅速，1954 年实现了低温蒸发制作 a-BiGa，1960 年出 现了熔体急冷法。1969 年产生了旋转滚筒法，1975 制备出了耐腐蚀的非晶态合金，1980 年用非晶金属制作磁头。目前，非晶态合金发展迅速，并广泛用于磁头、磁屏蔽、传感 器、变压器铁芯等各领域。 玻璃是非晶态材料家族中的一大类，是自然界赐与人类的“性格随和”的固体材料。 由于玻璃结构上不很严格、组成比较常见而且容限度宽，制作成型工艺较为简单，具有 取材方便、成本低廉、形式多样，性能可调性大的特点，在许多高新技术中起着重要的 作用。非晶SiO2是受到最广泛研究的玻璃。 随着非晶态材料的迅速发展，在理论方面也取得重大进展，1950 年，Weimer 发表 了“无定型 Se 的光电导”的论文。1958 年，安德森提出了定域化，1967 年莫特提出了 迁移率边的概念。1970 年他又提出了最小金属化电导率，随后提出了非晶态能带的莫特 模型，1977 年，发现了 a-Si:H 的光诱导效应（S-W 效应）。安德森、莫特因对无序理论 的重大贡献，获得了 1977 年诺贝尔物理学奖。 随着科学技术的发展，涌现了若干新型非晶态材料，包括非晶金属、玻璃、非晶半 导体、非晶超导体、非晶等离子体、有机高分子玻璃等，这些材料目前已成为科技界和 产业界重点研究和开发的对象，凝聚态物理学的研究对象也逐渐从晶态材料扩展到非晶 态材料。 本章首先介绍非晶态固体的结构、电子态、能带结构等基础理论，然后以非晶体半 2