非晶态物理学
晶态和非晶态的概念
晶态和非晶态的概念晶态和非晶态是固体物质的两种基本状态，它们的区别在于它们的原子或分子排列方式不同。
晶态的物质具有高度有序的排列结构，而非晶态的物质则没有这种高度有序的排列结构，它们的原子或分子是随机排列的。
在实际应用中，晶态和非晶态的物质具有截然不同的性质和应用范围。
晶态的物质结构晶态的物质结构是高度有序的，它们的原子或分子排列方式是非常规则的。
晶体的结构通常由周期性的基本单元组成，这个基本单元被称为晶胞。
晶体的物理性质与晶胞内的原子或分子排列方式、晶胞的大小和形状、以及晶体整体的对称性等因素有关。
晶体的结构可以用X射线衍射等方法来确定。
在X射线衍射中，X射线通过晶体时会发生衍射，衍射的图案可以反映出晶体的结构。
晶体的结构可以用布拉维格子来描述，布拉维格子是一种虚拟的晶胞，它可以用来描述晶体的周期性结构。
晶体的结构可以用空间群来描述，空间群是一个对称性操作的集合，它描述了晶体的对称性。
晶态的物质性质晶态的物质具有一些特殊的物理性质，这些性质与晶体的结构有关。
晶体的结构决定了它们的热力学性质、光学性质、电学性质等。
晶体的结构也决定了它们的机械性质，如硬度、弹性、塑性等。
晶体的结构还决定了它们的化学性质，如反应性、溶解度等。
晶态的物质应用晶态的物质在现代科技中有广泛的应用。
晶体管、LED等电子器件中的半导体材料就是晶态的物质。
晶态的物质还被用于制造光学器件、激光器等。
晶态的物质还被用于制造陶瓷、金属合金等工程材料。
非晶态的物质结构非晶态的物质结构是无序的，它们的原子或分子是随机排列的。
非晶态的物质可以看作是一种无序的、不规则的、没有周期性结构的固体。
非晶态的物质结构通常由玻璃态、胶态、凝胶态等状态组成。
非晶态的物质性质非晶态的物质具有一些独特的物理性质，这些性质与它们的无序结构有关。
非晶态的物质通常没有明显的熔点，而是通过玻璃转变或热分解来失去结构稳定性。
非晶态的物质通常具有较高的硬度和弹性模量，但它们的塑性和延展性较差。
非晶态物理学
第二章非晶态物理学非晶态物理学一门发展迅速的新兴学科，是凝聚态物理的一个十分活跃的前沿领域，并已成为材料学科的重要分支之一。
我们日常所见到的各种玻璃、塑料、非晶态超导体、非晶态离子导体乃至千变万化的生物世界，有相当一部分就是非晶体，或是由非晶体所组成。
和晶态物理相比，人们对各种无序体系和非晶态物质的研究尚处于初级阶段，无论在基础理论、微观结构、宏观特性，或新材料、新工艺探索方面，都有大量的问题有待于人们去解决。
非晶态物理(Amorphous solid physics)包括非晶态的结构、形成、稳定性和相变动力学，以及物理、化学特性和理论模型等方面的内容。
§2.1 物质的两种基本状态——有序态和无序态自然界中的各种物质按物理状态可以分为有序结构和无序结构两类。
晶体为典型的有序结构，而气体、液体和某些固体（如非晶态固体）都属于无序结构。
气体相当于物质的稀释态，液体和非晶态固体相当于凝聚态。
可以认为气体的分子间没有任何相互作用，分子处于完全的无序状态；液体的分子无序地密集堆叠在一起；非晶态固体的分子象在液体中一样，以相同的紧压程度无序堆积。
所不同的是：在液体中，分子较容易滑动；在非晶态固体中，分子不能滑动，具有固有的形状和很大的刚硬性。
在液体和非晶态固体中的无序并不是单纯的“混乱”，而是破坏了有序系统的某些对称性，形成的一种有缺陷的、不完整的有序。
存在“短程有序”是液体和非晶态固体的基本特征之一。
晶体与非晶态固体的根本区别在于晶体中的原子排列具有长程有序，而非晶态固体中没有长程有序，原子排列是极其无序的。
图3衍射环的弥散程度要比任何小晶粒组成的多晶体大得多，表明非晶体可以看成由书目及多、无规取向的小集团组成，而在每个小集团内部的原子排列是有序的。
只是这种小集团比小晶粒要小得多，即短程有序。
实际的晶体中，也存在各种不规则、不完整和缺陷等无序性。
这种极其细微的偏差，却对晶体和非晶态的宏观性质有极为重要的影响。
材料物理学中的非晶态材料
材料物理学中的非晶态材料随着科技的发展，人们对材料的要求也越来越高，不仅需要材料具备好的物理性能和化学性能，还需要材料能够适应更多的应用场景。
在这些对材料要求越来越高的情况下，非晶态材料应运而生。
非晶态材料是一种介于晶态和液态之间的材料，具有独特的物理性质和化学性质。
非晶态材料是如何形成的？非晶态材料是如何形成的？对此，科学家进行了深入的探究。
首先，晶态材料是由原子或离子按照一定的规则排列而成的，而非晶态材料则是由原子或离子不规则地排列而成的，可以将其看作是一个三维的镜子迷宫。
这种不规则排列的原子或离子之间的距离和角度是随意的，因此，在非晶态材料中，不会出现六角形或立方体等对称的晶体结构，而是出现了非常多的不规则共面和非周期性行为。
接下来还有一个问题：为什么会出现非晶态材料呢？其实，晶体材料和非晶态材料都是由原子或离子构成的，只不过晶体材料中原子或离子有着相同的排列方式，于是它们就能够组成一个有序的晶体结构；而非晶态材料中，原子或离子的排列方式为无序状态，这使得原子或离子相互之间缺乏了规则性的空间限制，使其能够随着温度或压力的变化而自由运动和重排，形成连续的非晶态材料。
非晶态材料的性质及应用现在，我们已经了解了非晶态材料的形成过程，接着，我们来看一下非晶态材料具有哪些独特的物理性质和化学性质，以及它是如何得到广泛应用的。
非晶态材料最明显的特征就是它的硬度、击穿强度和模量都比晶态材料高。
这是因为，非晶态材料表面周围的原子或离子是随机排列的，使得其表面更加平滑，从而提高硬度和延展性。
非晶态材料同时还具有优异的导电和导热性能，这一点使得非晶态材料可以在电子工业和铁磁材料领域得到广泛应用。
此外，非晶态材料的化学稳定性也非常高，这一点使得它在制备各种化学材料时更具可塑性。
例如，在医学领域，非晶态材料可以作为骨移植的基础，还可以作为电子元器件、金属或塑料表面涂层以及飞行器材料中的耐热材料等，得到广泛的应用。
非晶态固体物理学
非晶态固体物理学非晶态固体物理学（Amorphous Solid Physics），是材料科学中一个很重要的分支研究领域。
其研究范围涉及从非晶态材料的制备、表征、低温物理性质，到非晶态固体的应用等。
今天，我将围绕着这个话题，向大家介绍非晶态固体物理学的相关知识。
第一步：概念介绍所谓非晶态固体，指的是在结晶和液态之间的一种状态。
它的特点是具有高度无序的原子排列结构，因而也被称为无序固体。
非晶态固体没有明确的晶格结构，大多数都是在高温状态下制备而成。
而非晶态固体物理学则是研究这种材料的物理性质和相关应用的学科。
第二步：制备方法目前，在制备非晶态材料方面，主要使用的是快速冷却技术。
其核心思想是将高温合金明显过冷却到玻璃态，如此可以使材料的制备工艺不受约束，并将许多性质调制成很宽的范畴。
快速冷却即是通过超过数十万度每秒的速率将材料从液态快速冷却到固态。
这种制备方式的优点是可以制备出具有复杂原子结构的非晶材料，并且可以得到很高的玻璃形态。
第三步：性质研究非晶态固体物理学的核心之一是探究非晶态材料与其它材料之间的相互作用。
非晶态固体的物理性质主要表现在两个方面：第一，非晶态固体的各向异性性质较差，这使得它在接触中其他物质时具有良好的适应性，减少了晶体材料表面上的晶行导致的断口；第二，非晶态固体的强度和塑性特性均较高，使其在工程材料中具有广泛的应用前景。
第四步：应用领域除了了解非晶态固体的基础物理特性之外，它还有许多重要的应用领域。
其中之一是聚类基础的功能性玻璃，可以应用在光电子设备、传感器、存储器，以及生物医药等领域。
此外，非晶态固体还被广泛应用于意大利NASA天主教大学等地的研究中，以探究类似恒星形成、物质相互作用及类似气溶胶的物理过程。
总之，非晶态固体物理学是一个广泛而有趣的领域，涉及到多个方面的理论和实践知识。
十分值得科研工作者和材料科学家去探究和挖掘。
物理学中的晶体学和非晶体材料的研究
物理学中的晶体学和非晶体材料的研究晶体是由原子或分子有序排列而成的固体物质，其组成元素、分子或离子有规则的周期性排列，因此呈现出规则的几何晶体结构。
晶体学是研究晶体结构和性质的学科。
非晶体是由无规则、非周期性的原子、离子或分子构成的固体物质，其结构不呈现任何规律性，因此也被称为无定形物质。
而对非晶体材料的研究则是非晶态物质科学的研究方向，其研究范围广泛，涉及材料科学、化学、物理和工程等领域。
一、晶体学的基础理论晶体学的基础理论主要包括物理、化学、数学和几何学等学科。
物理学提供了测量晶体结构的仪器和技术，研究晶体结构中的原子、电子和分子的运动和相互作用；化学则提供了晶体结构中不同元素的化学性质，为晶体结构中的元素和原子运动提供了基础；数学和几何学则为晶体结构的描述提供了基础语言和方法。
在晶体学中，最常用的描述晶体结构的方法是晶体学坐标系。
晶体学坐标系包括晶面坐标系和晶胞坐标系两种。
晶面坐标系用于描述晶体表面的结构和性质，而晶胞坐标系则用于描述晶体内部的结构和性质。
晶体学中最常用的晶体学坐标系是直角坐标系、正交坐标系和斜晶坐标系。
其中，直角坐标系是最简单的坐标系，可以用来描述简单的晶体结构，而正交坐标系和斜晶坐标系则适用于更复杂的晶体结构。
二、晶体和非晶体的结构特点晶体的结构特点是原子、分子或离子按照规则的几何排列，呈现出明显的周期性结构；而非晶体没有任何规律性的周期性排列，其结构别具一格。
晶体结构中晶胞是最基本的结构单位，而非晶体结构则没有晶胞这一概念。
晶体结构中的原子之间相互作用具有明显的方向性，而非晶体中的原子相互作用则没有明显的方向性。
晶体和非晶体的性质也有很大的差异。
晶体中的原子在空间位置排列有规则性，因此具有明显的各向异性，即在不同方向的物理特性不同。
例如，水晶的生长方向决定了其折射率沿该方向而不同。
而非晶体则没有明显的各向异性，其物理特性在不同方向上基本相同。
此外，由于非晶体中原子之间无色彩和明显的吸收带，所以其透明度和光学性质一般优于晶体。
非晶态和玻璃态物质的性质和特征
非晶态和玻璃态物质的性质和特征非晶态和玻璃态物质是固态物质的两种重要状态。
非晶态和玻璃态物质与晶体态物质相比，具有许多不同的特点和性质。
在本文中，我们将详细介绍非晶态和玻璃态物质的性质和特征。
一、非晶态物质的性质和特征非晶态物质是没有具体的晶体结构的物质。
相比之下，晶体结构是由周期性的原子或分子排列组成的。
非晶态物质不能用点阵表示，因为它的物质分布是没有规则的。
非晶态物质的性质和特征包括以下几点：1. 无法定义晶体结构。
非晶态物质没有周期性结构，这导致它们没有明显的晶体形态或晶界。
2. 非晶态物质没有长程有序的结构。
理论上，非晶态物质会有一些短程有序的局部结构，这些结构具有定向性，但它们没有长程的周期性。
3. 非晶态物质的熔化温度比晶体略低。
由于非晶态物质的原子或分子之间没有具体的排列方式，当加热时，它们会在较低的温度下开始熔化。
4. 非晶态物质有均匀分布的能量。
在晶体中，光电子能量在周期性结构中被限制在能隙中。
在非晶态物质中，光电子能量可以在整个结构中均匀分布。
5. 非晶态物质通常比晶体具有更高的折射率和更低的光散射率。
相比之下，晶体的光大多沿着优先的方向散射。
二、玻璃态物质的性质和特征玻璃态物质是指没有经过结晶而形成固态物质。
当物质被快速冷却时，形成的物质为玻璃态物质。
玻璃态物质的性质和特征包括：1. 玻璃态物质的形态不稳定。
玻璃态物质没有周期性结构，这导致它们缺乏稳定的形态。
当玻璃态物质加热时，它们会迅速软化并变形。
2. 玻璃态物质通常具有更低的熔点。
由于玻璃态物质没有具体的结构，当加热时，它们会在较低的温度下开始熔化。
3. 玻璃态物质的硬度低。
较软的物质易形成玻璃态，反之，较硬的物质较难形成玻璃态。
4. 玻璃态物质的弹性模量低。
当加压一段时间后，玻璃态物质会发生变形。
5. 玻璃态物质的热膨胀系数低。
与晶体不同，玻璃态物质的分子没有确定的结构，因此热膨胀率低。
总结：非晶态和玻璃态物质是现代物理学领域的重要研究内容。
半导体物理学(第七版)+电子工业出版社++刘恩科等编著+PPT第13章非晶态半导体
wsw 100420098
一、非晶态半导体的结构
1.晶体和非晶态固体
晶体特征是其中原子排列具有周期性； 非晶态固体原子排列不具有周期性； 非晶态固体原子排列并非是完全杂乱无章的，在一 个或几个原子范围内有一定排列规律。 例如非晶体硅，每一硅原子周围仍有四个近邻硅原 子，大体保持单晶硅的固体结构，但其键角和键长 发生畸变，键角随机地在109°28’±10°波动。
（3）非晶半导体的能带模型（莫特-CFO模型） 该模型认为由于非晶态的无序，使导带底和价带顶 部分别产生由定域态组成的带尾，它们一直延伸到 禁带中部并互相交叠。费米能级以上带正电，以下 带负电，其本身补钉扎在带隙的中央附近。
图6.能带模型示意图
莫特-CFO模型对于多数非晶半导体是不适合 的，这些材料对红外及部分可见光都是透明 的，说明仍有明确的带隙存在。图6所示的模 6 型一般认为更合理。实际的非晶材料中总是 有缺陷，如杂质、点缺陷处悬挂键及微空洞。
（4）非晶态半导体的化学键结构 非晶固体中，由于微扰作用，成键态能级 分裂为价带，与反键态对应的能级分裂为导 带。 价电子壳层不到半充满时，所有电子可以 不配对，形成的共价键数目与价电子数相等； 价电子壳层中电子超过半满，只有未配对 的电子才能形成共价键，其数目为8-N，N为 价电子数，称为8-N定则。
3.非晶态结构的基本特征 （1）短程有序，长程无序； （2）亚稳性。晶态是自由能最低的状态（平 衡态），用述的两种方法制得的方法自由能 都比晶态的高，不是最稳定状态，但由于动 力学因素，半导体仍能稳定存在称为亚稳态， 并且用第一种方法制备的半导体更稳定。
A，B，C……分别表示构成体系的各种原子，x1，x2， x3……表示各原子所占的百分数。则平均配位数为：
高分子物理课件：第7讲 聚合物的非晶态
东华大学
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大多数聚合物熔体和浓溶液，其黏度随剪切速率的 增加而减小，即所谓剪切变稀，属于非牛顿流体。 聚合物在流动过程中随剪切速率或剪切应力的增加， 由于分子的取向使黏度降低。
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☆1957年，苏联
学派提出了链束学说，认
为大分子可有两种结构单元，一是链束，另一个
链球。
链束是由多个分子链大致 平行排列而成的。它可以 比原分子链长，并且可以 弯曲成有规则的形状。高 分子结晶时由链束作为结 晶的起点，链球则由单条 分子链卷曲而成。
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☆1962年，Hosemann建议了包括所有规整程度 范围在内的部分结晶高聚物的模型。
3）温度再进一步升高，则形变量又逐渐加大，试样 最Leabharlann 完全变成黏性的流体。东华大学
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根据试样的力学性质随温度变化的特征，可以把 非晶态高聚物按温度区域的不同划为三种力学状 态——玻璃态、高弹态和黏流态。
玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变， 对应的转变温度即为玻璃化转变温度，简称为玻 璃化温度，通常用Tg表示。
交联的聚合物在玻璃化温度以上时呈橡胶状，例 如橡胶带和汽车轮胎橡胶。
聚合物也可能是部分结晶的，它的其余部分为非 晶态。这种材料在常温下，可能处于它的玻璃化 温度以上或以下。据此，又可以细分出四种材料， 见表1-7。
东华大学
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例如，聚乙烯和天然橡胶的Tg都低于室温； 天然橡胶是全部非晶态的，它柔软而富有弹性； 聚乙烯因为大部分是结晶的，只是含有小部分的非 晶区，即使是在非晶区的Tg以上，还是弹性很差， 而有一定的强度。
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第二章非晶态物理学非晶态物理学一门发展迅速的新兴学科，是凝聚态物理的一个十分活跃的前沿领域，并已成为材料学科的重要分支之一。
我们日常所见到的各种玻璃、塑料、非晶态超导体、非晶态离子导体乃至千变万化的生物世界，有相当一部分就是非晶体，或是由非晶体所组成。
和晶态物理相比，人们对各种无序体系和非晶态物质的研究尚处于初级阶段，无论在基础理论、微观结构、宏观特性，或新材料、新工艺探索方面，都有大量的问题有待于人们去解决。
非晶态物理(Amorphous solid physics)包括非晶态的结构、形成、稳定性和相变动力学，以及物理、化学特性和理论模型等方面的内容。
§2.1 物质的两种基本状态——有序态和无序态自然界中的各种物质按物理状态可以分为有序结构和无序结构两类。
晶体为典型的有序结构，而气体、液体和某些固体（如非晶态固体）都属于无序结构。
气体相当于物质的稀释态，液体和非晶态固体相当于凝聚态。
可以认为气体的分子间没有任何相互作用，分子处于完全的无序状态；液体的分子无序地密集堆叠在一起；非晶态固体的分子象在液体中一样，以相同的紧压程度无序堆积。
所不同的是：在液体中，分子较容易滑动；在非晶态固体中，分子不能滑动，具有固有的形状和很大的刚硬性。
在液体和非晶态固体中的无序并不是单纯的“混乱”，而是破坏了有序系统的某些对称性，形成的一种有缺陷的、不完整的有序。
存在“短程有序”是液体和非晶态固体的基本特征之一。
晶体与非晶态固体的根本区别在于晶体中的原子排列具有长程有序，而非晶态固体中没有长程有序，原子排列是极其无序的。
图3衍射环的弥散程度要比任何小晶粒组成的多晶体大得多，表明非晶体可以看成由书目及多、无规取向的小集团组成，而在每个小集团内部的原子排列是有序的。
只是这种小集团比小晶粒要小得多，即短程有序。
实际的晶体中，也存在各种不规则、不完整和缺陷等无序性。
这种极其细微的偏差，却对晶体和非晶态的宏观性质有极为重要的影响。
如同对结晶固体的大部分描述是建立在与这些无序性有关的模型之上一样，非晶态固体的许多理想模型也是以各种短程有序为基础的。
还有一些物质的实际结构是介于有序和无序之间的，可以看成是结晶不好或部分结构有序。
许多高聚物（塑料）、组成人体的主要生命物质以及液晶都属于这一范畴。
只有通过不连续的转变，才能使无序态向有序态过渡。
随着温度的降低，液体可以有两种方式固化：不连续地到晶态固体或连续地到非晶态固体。
在足够低的冷却速率下，一般是在凝固点（或熔点）温度T f，发生液体——晶体的转变，体积突然收缩。
但在足够高的冷却速率下，大部分物质在经过T f时没有发生相变，而是在较低的玻璃化转变温度T g附近一个狭窄的温度区间内，发生液体——玻璃的转变，不存在体积的不连续性。
在T f和T g之间，物质呈过冷液体状态。
一般情况下，T g并非一个常数，它随冷却速率的降低而稍有降低，导致这一现象的原因是分子驰豫时间 在T g前后的较大变化。
膨胀系数的变化与体积相似。
这里，我们用到了凝固点（freezing)，熔点（melting）和玻璃化转变温度三个概念。
非晶态固体有时又称作玻璃，但狭义地说非晶态固体（Amorphous solid）术语适用于原子排列没有周期性的任何固体，玻璃(Glass)习惯上是指由淬火熔体法制备的非晶态固体。
原则上，如果冷却得足够快和足够低，几乎所有的材料都能够制备成非晶态固体。
淬火速率是关键。
因为晶化有形核过程和生长过程，需要时间，如果在发生晶化所需的时间之前把温度降到低于T g,，就会形成非晶态。
在T g<T<T f的温度区间内，液体是处于形成晶核和晶核长大的“危险之中”的。
在整个材料中，液体——玻璃的转变均匀地发生，与晶化的复相过程相反（固相团在液体中突然出现，然后长大）。
有些材料的淬火速率要在106K/s左右，而有些则很慢就可以了。
如做成Palomar山望远镜的盘，用了八个月的时间。
制备非晶态的难易可以用玻璃形成倾向的高低来表示。
一般二元系材料比元素材料的玻璃形成倾向更大，即共晶成分对形成玻璃有利。
非晶态材料在微观结构上应具有以下三个基本特征:（1）只存在小区间内的短程有序，在近邻或次近邻原子间的键合（配位数、原子间距、键角、键长等）具有一定的规律性，存在高度局域关联性。
但没有任何长程有序和平移周期性。
（2）它的衍射花样是由较宽的晕和弥散的环组成，没有表征晶态的斑点和条纹；其径向分布函数（RDF）又和通常的微晶材料明显不同。
用电子显微镜看不到晶粒晶界、晶格缺陷等形成的衍衬反差。
（3）当温度连续升高时，在某个很窄的温区内，会发生明显的结构相变。
体系的自由能比对应的晶体要高，是一种亚稳态材料。
从结构上来考虑，非晶态材料是处于一个亚稳态或亚稳相，相应的晶态才是稳定态或稳定相。
非晶态的形成过程是亚稳态或亚稳相之间的转变过程。
在适当的条件下（如升温），非晶态材料就要向能量较低的亚稳态（仍属非晶态）或稳态（晶态）转变。
前者称为结构弛豫，后者称为结晶或晶化。
即有些非晶态材料存在稳定性的问题。
非晶态材料的结构弛豫发生在整个材料制备、退火及使用过程中。
随着结构弛豫的进行，材料的许多性能将随时间变化，最终或达到另一种亚稳态。
因此需要合适的退火工艺，以改善和稳定材料的性能。
一般在较高的温度会发生晶化，对应的温度称为晶化温度。
通常添加类金属元素或不同大小的元素会提高晶化温度。
非晶态固体具有和晶态物质可比拟的高硬度和高粘滞系数。
现实中完全无序的固体并不存在，这被大量的衍射实验结果所证实。
一般认为非晶态是：组成物质的原子、分子的空间排列不呈现周期性和平移对称性，晶态的长程有序受到破坏，只是由于原子间的相互关联作用，使其在小于几个原子间距的小区间内（约10—15Å），仍然保持着形貌和组分的某些有序的特征，具有短程有序。
即非晶态中的无序是在短距离内受到物理和化学上的原子—原子建成键相互作用约束的。
无序的种类和特征可以根据晶体结构被破坏的程度来定义。
由于破坏晶体结构的方式不同，导致了固体中各类不同的无序状态。
非晶体唯象地可以如下分类：晶胞型无序（置换型无序，成分无序，定量无序），构造型无序（位置无序，定性无序），拓扑无序（Topographic disorder，网络无序），连续无序。
点阵结构本身固有的无序称为拓扑无序。
另外，知道每个原子在什么位置，但不知是什么原子的无序为成分无序，如Ge x Si1-x；可塑晶体中对称的分子以不同的取向坐落在周期性的点阵位置上，这种方向上的无序称为转动无序。
后两种无序非常轻微，保留着基本的晶体点阵和周期性，可以用晶体物理学的常规方法去处理，不是本章讨论内容。
§2.2 非晶态固体的发展简史，制备原理和应用非晶态材料的种类很多，除传统的氧化物（包括硫化物、氟化物等）玻璃以外，还包括已经广泛应用的非晶态高聚合物、非晶态半导体、光纤材料和金属玻璃（Metglas）以及非晶态电介质、非晶态离子导体、非晶态超导体等。
早期的非晶态物质有树脂、干油性、矿物胶脂和玻璃等。
二十世纪初以来，由于量子力学和X射线衍射技术的建立和发展，物理学家们都致力于研究各种理想晶体的位错、缺陷、能带结构、电子输运、超流和超导、发光和色心以及各种物理特性，而且逐渐向超高纯度、微量掺杂、无位错等高度均匀、规则、有序化的方向发展。
直到50年大中期，人们才开始致力于研究非晶态材料，发现玻璃半导体的电子扩散在一定的无规点阵中消失，用液态金属快速冷却的方法制备出了金属玻璃，利用非晶硒的光导特性发展了新的静电复印技术，硫系玻璃半导体中发现了阈值开关效应，提出了Mott-CFO模型以解释非晶态半导体的电子能态，从不同方面促进了非晶态材料和物力的研究。
由于莫特、安德森和伏洛里在非晶态物理方面的杰出贡献，被授予了诺贝尔物理学奖。
制备非晶态材料必须解决两个关键问题：（1）必须形成原子（或分子）混乱排列的状态；（2）将这种热力学上的亚稳态在一定的温度范围内保存下来，使之不向晶态转变。
制备非晶材料的方法很多，最常见的是液相急冷（Rapid quench）和从稀释态凝聚（包括蒸发、离子溅射、辉光放电、电介沉积等），以及离子轰击、强激光辐照和高温爆炸压缩等技术。
目的是为了获得需要的冷却速率。
熔融的SiO2（硅土）以及SiO2和其它铝、钠、钙、镁等氧化物的混合物构成一大类无机玻璃固体。
一些V A,VIA和VIIA族元素的混合物（硫系玻璃）同样很容易得到其非晶态，当它们从熔融态冷却时将不容易晶化，而要阻止液态金属和合金的晶化却是十分困难的。
液相急冷法是目前制备各种非晶态金属和合金的主要方法之一，可以工业化生产。
它是将金属或合金加热熔融成液态，然后以105-106℃/sec的高速冷却，致使液态金属的无序结构得以保持下来而形成非晶态。
样品为几微米到几百微米厚的薄片、薄带或细丝状。
急冷方式有熔态旋淬法，喷枪喷射法，活塞砧座法，双辊急冷轧制法，单滚筒离心急冷法等。
气相沉积法是先用不同的工艺将晶态材料的原子或分子离解出来（如成气态），然后使他们无规则地沉积到低温冷却底板上，从而形成非晶态，一般只能制备薄膜样品。
根据离解和沉积的方式可分为溅射、真空蒸法、辉光放电、电解和化学沉积等。
该方法不是通过液体——玻璃的淬火过程制备的，难于确定T g。
非晶固体的特性与制备工艺、热学历史、微观结构等紧密相关，结构对控制和决定非晶态固体的性质有重要作用。
时至今日，还无法定义一个“理想”的非晶态模型，用以和实验结果相对比。
目前所能采用的实验手段和方法也还远远不够，常用的衍射技术只能得到径向分布函数（RDF）的统计描述，对不同种类的原子往往难于区分，用不同方法得到的径向分布函数也常有差别。
认识非晶态物质的原子结构，须采用多种结构分析技术，如扩展的X射线吸收精细结构分析（EXAFS），小角中子散射（SANS），高分辨电镜和场离子显微镜，反常X光色散（AXRD）,核磁共振和穆斯堡尔谱以及各种表面分析方法等。
如同在晶态固体中一样，非晶固体中的缺陷对其宏观性能也有重要影响。
所以认识非晶态固体中缺陷的结构、形貌和本质是另一个重要的基本课题。
但目前尚无法直接观察非晶材料中的点缺陷或线缺陷。
此外，还有许多其它问题有待大家去解决，但非晶材料已经显示出巨大的潜在应用前景及丰富的物理现象。
非晶态材料的特点是制备工艺简单，成本低廉，可以大面积，连续生产。
常见的玻璃、塑料、陶瓷、高分子聚合物以及各种生物体，相当一部分是非晶体。
其他应用有：光纤通讯，非晶硅太阳能电池，非晶硒静电成像，光盘存储，变压器铁芯，有些金属玻璃具有比一般金属都高的强度，很好的弹性，较高的韧性和硬度以及优异的抗辐照特性，特殊的电学性能、磁学性能等。
此外，有些晶态材料不存在的组分却可以形成非晶态。