2、电子材料、组件与过程：从原子到固体的全面解析

电子材料、组件与过程：从原子到固体的全面解析

1. 电子自旋与泡利不相容原理

电子自旋有顺时针和逆时针两种方向，自旋量子数只有 +1/2 和 -1/2 两个值，分别表示顺时针自旋（用 ≠ 表示）和逆时针自旋（用 Ø 表示）。

泡利不相容原理指出，一个原子中没有两个电子可以具有四个量子数的相同值。这一原理的直接推论是，一个轨道中最多只能容纳两个电子。因为在特定轨道中的所有电子，主量子数 (n)、角量子数 (l) 和磁量子数 (ml) 都相同，为了使量子数具有唯一的组合，它们的自旋量子数 (s) 必须不同，而 s 只有 +1/2 和 -1/2 两个值，所以一个轨道只能容纳一个顺时针自旋（s = +1/2）和一个逆时针自旋（s = -1/2）的电子。

根据这一原理，我们可以推导出不同亚层中的电子数，如下表所示：
| 亚层类型 | 轨道数 | 电子数 |
| — | — | — |
| s - 亚层 | 1 | 1 × 2 = 2 |
| p - 亚层 | 3 | 3 × 2 = 6 |
| d - 亚层 | 5 | 5 × 2 = 10 |
| f - 亚层 | 7 | 7 × 2 = 14 |

2. 固态物质的分类

气体和液体属于流体状态，其流动性由分子的相对运动决定。而在固体中，由于强大的分子间、原子间或离子间作用力，分子、原子或离子不能自由移动，但可以在固定位置附近振动。大多数常用材料都处于固态。

固体大致可分为晶体和非晶体（或无定形）固体。晶体固体根据结构进一步分为单晶和多晶固体。晶体最重要的特性是周期性。

2.1 单晶