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.
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.
Композиционный материа́л или композитный материа́л (КМ), сокращённо компози́т — многокомпонентный материал, изготовленный из двух или более компонентов с существенно различными физическими и/или химическими свойствами, которые, в сочетании, приводят к появлению нового материала с характеристиками, отличными от характеристик отдельных компонентов и не являющимися простой их суперпозицией. В составе композита принято выделять матрицу/матрицы и наполнитель/наполнители, последние выполняют функцию армирования. В качестве наполнителей композитов как правило выступают углеродные или стеклянные волокна, а роль матрицы играет полимер. Сочетание разных компонентов позволяет улучшить характеристики материала и делает его одновременно лёгким и прочным. При этом отдельные компоненты остаются таковыми в структуре композитов, что отличает их от смесей и затвердевших растворов. Варьируя состав матрицы и наполнителя, их соотношение, ориентацию наполнителя, получают широкий спектр материалов с требуемым набором свойств. Многие композиты превосходят традиционные материалы и сплавы по своим механическим свойствам и в то же время они легче. Использование композитов обычно позволяет уменьшить массу конструкции при сохранении или улучшении её механических характеристик.
Криста́ллы — твёрдые тела, в которых частицы расположены регулярно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку.
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.
Дефектами кристалла называют всякое устойчивое нарушение трансляционной симметрии кристалла — идеальной периодичности кристаллической решётки. По числу измерений, в которых размеры дефекта существенно превышают межатомное расстояние, дефекты делят на нульмерные (точечные), одномерные (линейные), двумерные (плоские) и трёхмерные (объёмные) дефекты.
Твёрдое те́ло — одно из четырёх основных агрегатных состояний вещества, отличающееся от других агрегатных состояний стабильностью формы и характером теплового движения атомов, совершающих малые колебания около положений равновесия.
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.
Стекловолокно́ (стеклонить) — волокно или комплексная[прояснить] нить, формируемые из стекла. В такой форме стекло демонстрирует необычные для себя свойства: не бьётся и не ломается, а вместо этого легко гнётся без разрушения. Это позволяет ткать из него стеклоткань.
Вектор Бю́ргерса (b) — количественная характеристика, описывающая искажения кристаллической решётки вокруг дислокации.
Углеродное волокно — материал, состоящий из тонких нитей диаметром от 5 до 15 мкм, образованных преимущественно атомами углерода. Атомы углерода объединены в микроскопические кристаллы, выровненные параллельно друг другу. Выравнивание кристаллов придает волокну большую прочность на растяжение. Углеродные волокна характеризуются высокой силой натяжения, низким удельным весом, низким коэффициентом температурного расширения и химической инертностью.
Мартенситное превращение, полиморфное превращение, при котором изменение взаимного расположения составляющих кристалл атомов происходит путём их упорядоченного перемещения, причем относительные смещения соседних атомов малы по сравнению с междуатомным расстоянием. Перестройка кристаллической решётки в микрообластях обычно сводится к деформации её ячейки, и конечная фаза мартенситного превращения может рассматриваться как однородно деформированная исходная фаза. Величина деформации мала и соответственно мал, по сравнению с энергией связи в кристалле, энергетический барьер, препятствующий однородному переходу исходной фазы в конечную. Необходимое условие мартенситного превращения, которое развивается путём образования и роста областей более стабильной фазы в метастабильной, — сохранение упорядоченного контакта между фазами. Упорядоченное строение межфазных границ при малости барьера для однородного фазового перехода обеспечивает их малую энергию и высокую подвижность. Как следствие, избыточная энергия, необходимая для зарождения кристаллов новой фазы, мала и при некотором отклонении от равновесия фаз становится сопоставимой с энергией дефектов, присутствующих в исходной фазе. Поэтому зарождение мартенситных кристаллов происходит с большой скоростью и может не требовать тепловых флуктуаций. Вследствие воздействия образовавшейся фазы на исходную фазу энергетический барьер для перемещения границы фаз существенно меньше, чем для однородного перехода; при небольших отклонениях от равновесия он исчезает — кристалл растет со скоростью порядка звуковой и без тепловой активации.
Лонсдейлит или алмаз гексагональный P63/mmc. Открыт в 1966 или ранее, первая публикация 1967. (Frondel, C.; U.B. Marvin (1967). «Lonsdaleite, a new hexagonal polymorph of diamond». Nature 214: 587—589) Одновременно он обнаружен в природе, в метеоритном кратере. Группе китайских учёных (Pan, Zicheng; Sun, Hong; Zhang, Yi; and Chen, Changfeng) удалось доказать, что в случае отсутствия примесей лонсдейлит был бы на 58 процентов твёрже алмаза. Статья учёных появилась в журнале Physical Review Letters, а её краткое изложение доступно на сайте physorg.com (Pan, Zicheng; Sun, Hong; Zhang, Yi; and Chen, Changfeng (2009). «Harder than Diamond: Superior Indentation Strength of Wurtzite BN and Lonsdaleite». Physical Review Letters 102)
Дибори́д ре́ния (ReB2) — бинарное химическое соединение бора и рения, синтетическое сверхтвёрдое вещество, по твёрдости по некоторым кристаллографическим плоскостям превосходящее алмаз.
Ио́нная импланта́ция — способ введения атомов примесей (имплантата) в поверхностный слой материала, например, пластины полупроводника или эпитаксиальной плёнки путём бомбардировки его поверхности пучком ионов с высокой энергией.
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.
Усталостное разрушение — разрушение материала под действием повторно-переменных напряжений. Физические причины усталостного разрушения материалов достаточно сложны и ещё не до конца изучены. Одной из основных причин усталостного разрушения принято считать образование и развитие трещин.
Алмазоподобный углерод — материал из аморфного углерода, с преимущественно тетраэдральными связями углерода. Обладает некоторыми свойствами алмаза. Используется в виде твёрдых покрытий для защиты поверхностей других материалов.
Нитевидный кристалл — монокристалл с очень высоким характеристическим отношением с типичным отношением длины к диаметру около 100:1 — 1000:1. Поперечное сечение кристаллов представляет собой многоугольник, форма которого зависит от строения кристаллической ячейки и направления оси роста. Встречающаяся анизотропная форма нитевидного кристалла является признаком анизотропии самого материала или специфических условий роста.
Аморфный полупроводник — вещество в аморфном состоянии, которое имеет ряд свойств, характерных для кристаллических полупроводников. К таким свойствам, в частности, относятся сильная температурная зависимость электрической проводимости, существование порога оптического поглощения. Важность этих материалов обусловлена уникальными свойствами, которые открывают широкие возможности для их практического использования. Наиболее изученными аморфными полупроводниками являются аморфные германий и кремний, сплавы халькогенидов с различными металлами, стекловидные селен и теллур.