Фи́зика твёрдого те́ла — раздел физики конденсированного состояния, задачей которого является описание физических свойств твёрдых тел с точки зрения их атомного строения. Интенсивно развивалась в XX веке после открытия квантовой механики. Развитие стимулировалось широким спектром важных задач прикладного характера, в частности, развитием полупроводниковой техники.
Агрега́тное состоя́ние вещества — физическое состояние вещества, зависящее от соответствующего сочетания температуры и давления. Изменение агрегатного состояния может сопровождаться скачкообразным изменением свободной энергии, энтропии, плотности и других физических величин.
Плавле́ние — процесс перехода тела из кристаллического твёрдого состояния в жидкое, то есть переход вещества из одного агрегатного состояния в другое. Плавление происходит с поглощением теплоты плавления и является фазовым переходом первого рода, которое сопровождается скачкообразным изменением теплоёмкости в конкретной для каждого вещества температурной точке превращения — температура плавления.
Температу́ра плавле́ния — температура твёрдого кристаллического тела (вещества), при которой оно совершает переход в жидкое состояние. При температуре плавления вещество может находиться как в жидком, так и в твёрдом состоянии. При подведении дополнительного тепла вещество перейдёт в жидкое состояние, а температура не будет изменяться, пока всё вещество в рассматриваемой системе не расплавится. При отведении лишнего тепла (охлаждении) вещество будет переходить в твёрдое состояние (застывать), и, пока оно не застынет полностью, его температура не изменится.
Стекло́ — вещество и материал, один из самых древних и, благодаря разнообразию своих свойств, — универсальный в практике человека. Структурно-аморфно, изотропно; все виды стёкол при формировании преобразуются в агрегатном состоянии — от чрезвычайной вязкости жидкого до так называемого стеклообразного — в процессе остывания со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации расплавов, получаемых плавлением сырья (шихты). Температура варки стёкол, от +300 до +2500 °C, определяется компонентами этих стеклообразующих расплавов. Прозрачность не является общим свойством для всех видов природных и искусственных стёкол.
Переохлаждённая жидкость — жидкость, имеющая температуру ниже температуры кристаллизации при данном давлении. Является одним из неустойчивых (метастабильных) состояний жидкости, наряду с перегретой жидкостью.
Эвте́ктика — нонвариантная точка в системе из n компонентов, в которой находятся в термодинамическом равновесии n твёрдых фаз и жидкая фаза. Эвтектическая композиция представляет собой жидкий раствор, кристаллизующийся при наиболее низкой температуре для сплавов данной системы. Соответственно, температура плавления сплава эвтектического состава — также самая низкая, по сравнению со сплавами другого состава для данной системы компонентов. Это явление как раз и отражает этимология термина.
Амо́рфные вещества́ (тела́) — конденсированное состояние веществ, атомная структура которых имеет ближний порядок и не имеет дальнего порядка, характерного для кристаллических структур. В отличие от кристаллов, стабильно-аморфные вещества не затвердевают с образованием кристаллических граней, и, обладают изотропией свойств, то есть не обнаруживают различия свойств в разных направлениях.
Витрифика́ция — переход жидкости при понижении температуры в стеклообразное состояние.
Монокристалл — отдельный кристалл, имеющий непрерывную кристаллическую решётку. Для монокристаллов характерна анизотропия физических свойств. Внешняя форма монокристалла обусловлена его атомно-кристаллической решёткой и условиями кристаллизации. Медленно выращенный монокристалл почти всегда приобретает хорошо выраженную естественную огранку, в неравновесных условиях кристаллизации огранка проявляется слабо. При ещё большей скорости кристаллизации вместо монокристалла образуются однородные поликристаллы и поликристаллические агрегаты, состоящие из множества различно ориентированных мелких монокристаллов. Примерами огранённых природных монокристаллов могут служить монокристаллы кварца, каменной соли, исландского шпата, алмаза, топаза. Большое промышленное значение имеют монокристаллы полупроводниковых и диэлектрических материалов, выращиваемые в специальных условиях. В частности, монокристаллы кремния и искусственных сплавов элементов III (третьей) группы с элементами V (пятой) группы таблицы Менделеева являются основой современной твердотельной электроники.
Зака́лка, или закаливание, — вид термической обработки материалов, заключающийся в их нагреве выше критической точки, с последующим быстрым охлаждением. Закалку металла для получения избытка вакансий не следует смешивать с обычной закалкой, для проведения которой необходимо, чтобы были возможные фазовые превращения в сплаве. Чаще всего охлаждение осуществляется в воде или масле, но существуют и другие способы охлаждения: в псевдокипящем слое твёрдого теплоносителя, струёй сжатого воздуха, водяным туманом, в жидкую полимерную закалочную среду и т. д.
Ме́тод Чохра́льского — метод выращивания монокристаллов путём вытягивания их вверх от свободной поверхности большого объёма расплава с инициацией начала кристаллизации путём приведения затравочного кристалла заданной структуры и кристаллографической ориентации в контакт со свободной поверхностью расплава.
Расплав — жидкое расплавленное состояние вещества при температурах в определённых границах, удалённых от критической точки плавления и расположенных между температурами плавления и кипения.
Полупроводниковые материалы — вещества с чётко выраженными свойствами полупроводник, включая комнатную полупроводниковых приборов. Удельная электрическая проводимость σ при 300 К составляет 10−4−10~10 Ом−1·см−1 и увеличивается с ростом температуры. Для полупроводниковых материалов характерна высокая чувствительность электрофизических свойств к внешним воздействиям, а также к содержанию структурных дефектов и примесей.
Стеклообразное состояние — твёрдое аморфное метастабильное состояние вещества, в котором нет выраженной кристаллической решётки, условные элементы кристаллизации наблюдаются лишь в очень малых кластерах. Обычно это смеси, в которых создание кристаллической твёрдой фазы затруднено по кинетическим причинам.
Аморфные металлы — класс металлических твёрдых тел с аморфной структурой, характеризующейся отсутствием дальнего порядка и наличием ближнего порядка в расположении атомов. В отличие от металлов с кристаллической структурой, аморфные металлы характеризуются фазовой однородностью, их атомная структура аналогична атомной структуре переохлаждённых расплавов.
Концентрационным переохлаждением (КП) называют явление, которое возникает при направленной кристаллизации расплава, содержащего примесь, и заключающееся в том, что в результате перераспределения примеси в расплаве перед фронтом кристаллизации образуется некий слой, в пределах которого расплав оказывается переохлаждённым. Этот участок расплава называется зоной КП.
Пересы́щенный пар — пар, давление которого превышает давление насыщенного пара при данной температуре. Может быть получен путём увеличения давления пара в объёме, свободном от центров конденсации. Другой способ получения — охлаждение насыщенного пара при тех же условиях. В связи с последним способом получения насыщенного пара применительно к нему используется также наименование переохлаждённый пар. Кроме того, иногда в литературе встречается термин перенасыщенный пар.
Дендритная кристаллизация - кристаллизация с образованием кристаллитов или зерен дендритной структуры. Такой вид кристаллизации характерен для металлов и их сплавов. Рост кристалла с центра кристаллизации (зародыша) происходит путем упорядоченного присоединения атомов из жидкой фазы к его поверхности. Участки поверхности с густой упаковкой атомов движутся в расплав с меньшей скоростью, чем участки поверхности с малой плотностью упаковки. Форма межфазной поверхности кристалл-расплав зависит от градиента температуры вблизи фронта кристаллизации.
Кристалл - это твердый материал, атомы, молекулы или ионы которого расположены в упорядоченном повторяющемся порядке, простирающемся во всех трех пространственных измерениях. Рост кристаллов является основной стадией процесса кристаллизации и заключается в добавлении новых атомов, молекул, ионов или полимерных нитей в характерное расположение кристаллической решетки. Рост обычно следует за начальной стадией гомогенного или гетерогенного зарождения, если только "затравочный" кристалл, специально добавленный для начала роста, уже не присутствовал.
