固體物理復習題.doc

.簡要回答下列問題：1.氯化鈉與金剛石是復式格子還是簡單格子，各自的基元中包含多少原子？分別是什么原子？ 復式格子，氯化鈉基元包含一個鈉原子和一個氯原子；金剛石基元包含2個碳原子。2.在固體物理中為什么要引入“倒空間”的概念？ 波的最主要指標是波矢K，波矢K的方向就是波傳播方向，波矢的模值與波長成反比，波矢的量綱是m-1。討論晶體與波的相互作用是固體物理的基本問題之一。一般情況下晶體的周期性、對稱性等均在正空間描述，及在m的量綱中描述。為了便于討論晶體與波的相互作用，必須把二者放到同一空間，同一坐標系下。我們的選擇是把晶體變換到量綱是m-1空間即倒空間來，也就是說在倒空間找到正空間的“映射”。3.在晶體的物相分析中，為什么使用X光衍射而不使用紅外光？52頁 在晶體衍射中，為什么不能用可見光？ 解答 晶體中原子間距的數量級為10-10米，要使原子晶格成為光波的衍射光柵，光波的波長應小于10米但可見光的波長為米是晶體中原子間距的100倍因此, 在晶體衍射中，不能用可見光。.4.碳化硅是一種常見的半導體材料，當產生晶格振動時，會形成多少支格波，其中聲學支和光學支格波各多少支？3聲學支 3*8-3=21光學支5.共價鍵的定義和特點是什么？共價鍵包括配位鍵，是化學鍵的一種，兩個或多個原子共同使用它們的外層電子，在理想情況下達到電子飽和的狀態(tài)，由此組成比較穩(wěn)定的化學結構叫做共價鍵。其本質是原子軌道重疊后，高概率地出現在兩個原子核之間的電子與兩個原子核之間的電性作用。再加p169閆飽和性在共價鍵的形成過程中，因為每個原子所能提供的未成對電子數是一定的，一個原子的一個未成對電子與其他原子的未成對電子配對后，就不能再與其它電子配對，即，每個原子能形成的共價鍵總數是一定的，這就是共價鍵的飽和性。共價鍵的飽和性決定了各種原子形成分子時相互結合的數量關系是定比定律的內在原因之一。方向性除s軌道是球形的以外，其它原子軌道都有其固定的延展方向，所以共價鍵在形成時，軌道重疊也有固定的方向，共價鍵也有它的方向性，共價鍵的方向決定著分子的構形。11影響共價鍵的方向性的因素為軌道伸展方向6.鈦酸鍶是一種常見的半導體材料，當產生晶格振動時，會形成多少支格波，其中聲學支和光學支格波各多少支？15 3 3*5-3 127.何為雜化軌道？P171閆8.試說明聲子概念的引入及其在固體物理中的重要性。P129閆 9.在晶體的物相分析中，產生衍射極大的必要條件是什么？布拉格條件勞厄條件等價53頁啊10.什么是固體比熱的愛因斯坦模型？并簡述計算結果的意義。P122 黃晶格中的每一個原子都是三維量子諧振子；原子不互相作用；所有的原子都以相同的頻率振動（與德拜模型不同11. 試畫出自由電子和近自由電子能態(tài)密度的DEn關系圖，并解釋二者產生區(qū)別的原因。P216 黃12.晶格振動的Debye模型在高溫和低溫下都與實驗定律符合嗎？為什么？13.“Bloch電子的波函數在正空間和倒空間均具有周期性”，這種說法是否正確？并說明理由。？14.試寫出有效質量的表達式，引入有效質量的意義何在？P96 閆15.什么是聲子的準動量？什么是Bloch電子的準動量？為什么稱它們是“準”動量，而不直接稱為動量？16.對近滿帶大量電子的運動狀態(tài)可用空穴來等效，設某近滿帶只有態(tài)是空態(tài)，若在該空態(tài)補充一個假想電子，該近滿帶就成為滿帶。試問：空穴的速度與該假想電子的速度是否相同，為什么？相同p99 閆17.費米能級的物理意義是什么？在絕緣體中費米能級處在導帶、禁帶、價帶的哪個中？費米能級位于禁帶之中（即位于價帶之上，導帶之下），費米能級是量子態(tài)是否被電子占據的分界線。能量高于費米能級的量子態(tài)基本是空的，能量低于費米能級的量子態(tài)基本上全部被電子所占據。 18.晶體有哪幾種結合類型？五種 P49 黃簡述金屬晶體和共價晶體的性能特點？P172 閆P184閆將晶體中相互作用的電子和原子核構成的多粒子體系簡化成周期場中運動的單電子模型作了哪些近似 為什么？19.有人認為：光學支一般對熱導貢獻??？你的看法如何？ 20. 將晶體中相互作用的電子和原子核構成的多粒子體系簡化成周期場中運動的單電子模型作了哪些近似？P65閆各有何物理意義？各段里找 21. 已知半導體GaAs具有閃鋅礦結構，Ga、As兩原子的最近距離d=2.45埃，指出其布喇菲格子的類型，面心立方格子并得出它的晶格常數a。P45 閆22簡述金剛石、石墨的結構和物性，比較它們性質的異同。 金剛石呈正四面體空間網狀立體結構，碳原子之間形成共價鍵。當切割或熔化時，需要克服碳原子之間的共價鍵，金剛石是自然界已經知道的物質中硬度最大的材料，它的熔點高。 石墨是片層狀結構，層內碳原子排列成平面六邊形，每個碳原子以三個共價鍵與其它碳原子結合，同層中的離域電子可以在整層活動，層間碳原子以分子間作用力（范德華力）相結合。石墨是一種灰黑色、不透明、有金屬光澤的晶體。天然石墨耐高溫，熱膨脹系數小，導熱、導電性好，摩擦系數小。耐高溫 c的同素異形體。* 鉆石是人類已知最硬的礦石；石墨卻是最軟的礦石之一。* 鉆石是終極的研磨劑；石墨卻是非常好的潤滑劑。* 鉆石是一流的絕緣體；石墨卻是良導體。* 鉆石通常是透明的；石墨卻是不透光的。* 鉆石的結晶是立方晶系；石墨卻是六方晶系。 23.在固體物理和半導體物理中，有時用簡單的兩條平行線來表示導帶和價帶（稱為能帶簡圖），在什么情況下可以這樣作？討論導電性時?？昭?滿帶 半滿 空帶 電子躍遷等二、計算題：1.已知金剛石的愛因斯坦溫度=1320K,晶格常數為0.357nm,計算單位體積金剛石的晶格振動零點能。2A原子構成體心立方結構，立方體邊長為a，如右上圖。在A原子構成的體心立方結構的面心上再加上B原子，如右下圖。試求：1） 給出它的物理學原胞的基矢、原胞內原子位矢、倒格子基矢；P30;P50YAN2）對右下圖所示的結構，設A和B原子的原子散射因子分別是和，試確定幾何結構因子。3.考慮一維雙原子鏈，兩個原子的質量分別是M1和M2，只計入最近鄰原子間的相互作用，力常數是C，討論當M1 M2時的振動情況。4.