Die Festkörperphysik befasst sich mit der Physik von Materie im festen Aggregatzustand. Von besonderer Bedeutung sind dabei kristalline Festkörper, das sind solche, die einen translationssymmetrischen (periodischen) Aufbau aufweisen, da diese Translationssymmetrie die physikalische Behandlung vieler Phänomene drastisch vereinfacht oder erst ermöglicht. Daher erfolgt die Anwendung des Modells des idealen Kristallgitters häufig auch dann, wenn die Bedingung der Periodizität nur sehr eingeschränkt, zum Beispiel nur sehr lokal erfüllt ist. Die Abweichung von der strengen Periodizität wird dann durch Korrekturen berücksichtigt.
Die Physik kristalliner Festkörper (Kristallphysik) befasst sich mit Festkörpern, die einen periodischen Aufbau aufweisen.
Eine teilkristalline Substanz, die zwar eine gewisse Nahordnung im Bereich von 4,5 bis 6 nm aufweist, im Gegensatz zu einem Kristall aber keine ausgeprägte Fernordnung, ist ein Parakristall.
Die Physik amorpher Festkörper befasst sich mit Festkörpern, die keine Fernordnung aufweisen.
Die Grenzflächenphysik befasst sich mit den Besonderheiten an Grenzflächen, die Oberflächenphysik ist ein Spezialfall der Grenzflächenphysik bei Grenzflächen zum Vakuum. Die physikalischen Eigenschaften der wenigen Atomlagen nahe der Grenzfläche unterscheiden sich aufgrund der nicht-periodischen Randbedingungen von der Physik im Inneren, das auch Volumen-Festkörper genannt wird.
Die Oberflächenphysik ist ein Teilgebiet der Festkörperphysik und beschäftigt sich mit der Topographie, der Geometrie, der Bandstruktur und der Adsorption von Stoffen an Oberflächen von Festkörpern.
Unter der Oberfläche eines kristallinen Festkörpers versteht man den Bereich der Grenzfläche, in dem sich die geometrische und elektronische Struktur wesentlich von der des Volumen-Festkörpers unterscheidet, das sind im Wesentlichen einige wenige Atomlagen von der Grenzfläche aus gezählt.
Bei der Beschreibung der Regelmäßigkeit im Aufbau des Festkörpers betrachtet man einerseits die Nahordnung im Bereich weniger Nanometer und andererseits die Fernordnung, die sich auf weit größere Entfernungen bezieht.
| Zustand | Reichweite der Ordnung | Beispiel |
|---|---|---|
| amorph (Nahordnung) | nächste und übernächste Teilchen | Glas |
| nanokristallin | Nanometer | Parakristall |
| mikrokristallin | Mikrometer | Quarz |
| polykristallin | Millimeter | Polykristalliner Diamant |
| monokristallin (Fernordnung) | Zentimeter | monokristalline Ingots |
