固體物理_復(fù)習(xí)重點(diǎn)(最新整理)

1、晶體：是由離子，原子或分子（統(tǒng)稱為粒子）有規(guī)律的排列而成的，具有周期性和對(duì)稱性 非晶體：有序度僅限于幾個(gè)原子，不具有長(zhǎng)程有序性和對(duì)稱性點(diǎn)陣：格點(diǎn)的總體稱為點(diǎn)陣晶格：晶體中微粒重心，周期性的排列所組成的骨架，稱為晶格格點(diǎn)：微粒重心所處的位置稱為晶格的格點(diǎn)（或結(jié)點(diǎn)）晶體的周期性和對(duì)稱性：晶體中微粒的排列按照一定的方式不斷的做周期性重復(fù)，這樣的性質(zhì)稱為晶體結(jié)構(gòu)的周期性。晶體的對(duì)稱性指晶體經(jīng)過(guò)某些對(duì)稱操作后，仍能恢復(fù)原狀的特性。（有軸對(duì)稱， 面對(duì)稱，體心對(duì)稱即點(diǎn)對(duì)稱）密勒指數(shù)：某一晶面分別在三個(gè)晶軸上的截距的倒數(shù)的互質(zhì)整數(shù)比稱為此晶面的密勒指數(shù)配位數(shù)：可用一個(gè)微粒周圍最近鄰的微粒數(shù)來(lái)表示晶體中粒子排列

2、的緊密程度，稱為配位數(shù)致密度：晶胞內(nèi)原子所占體積與晶胞總體積之比稱為點(diǎn)陣內(nèi)原子的致密度固體物理學(xué)元胞：選取體積最小的晶胞，稱為元胞：格點(diǎn)只在頂角，內(nèi)部和面上都不包含其他格點(diǎn)，整個(gè)元胞只含有一個(gè)格點(diǎn)：元胞的三邊的平移矢量稱為基本平移矢量（或者基矢）；突出反映晶體結(jié)構(gòu)的周期性晶胞:體積通常較固體物理學(xué)元胞大；格點(diǎn)不僅在頂角上，同時(shí)可以在體心或面心上；晶胞的棱也稱為晶軸，其邊長(zhǎng)稱為晶格常數(shù),點(diǎn)陣常數(shù)或晶胞常數(shù)；突出反映晶體的周期性和對(duì)稱性。布拉菲格子：晶體由完全相同的原子組成，原子與晶格的格點(diǎn)相重合而且每個(gè)格點(diǎn)周圍的情況都一樣復(fù)式格子：晶體由兩種或者兩種以上的原子構(gòu)成，而且每種原子都各自構(gòu)成一種相同

3、的布拉菲格子， 這些布拉菲格子相互錯(cuò)開(kāi)一段距離，相互套購(gòu)而形成的格子稱為復(fù)式格子，復(fù)式格子是由若干相同的布拉菲格子相互位移套購(gòu)而成的聲子：晶格簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量化，以 hvl 來(lái)增減其能量，hvl 就稱為晶格振動(dòng)能量的量子叫聲子非簡(jiǎn)諧效應(yīng)：在晶格振動(dòng)勢(shì)能中考慮了2 以上高次項(xiàng)的影響，此時(shí)勢(shì)能曲線能是非對(duì)稱的，因此原子振動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱膨脹與熱傳導(dǎo)點(diǎn)缺陷的分類：晶體點(diǎn)缺陷：本征熱缺陷：弗倫克爾缺陷，肖脫基缺陷雜質(zhì)缺陷：置換型，填隙型色心極化子布里淵區(qū)：在空間中倒格矢的中垂線把空間分成許多不同的區(qū)域，在同一區(qū)域中能量是連續(xù)的，在區(qū)域的邊界上能量是不連續(xù)的，把這樣的區(qū)域稱為布里淵區(qū)固體物理復(fù)習(xí)要點(diǎn)第一章1、

4、晶體有哪些宏觀特性？答：自限性、晶面角守恒、解理性、晶體的各向異性、晶體的均勻性、晶體的對(duì)稱性、固定的熔點(diǎn)這是由構(gòu)成晶體的原子和晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的周期性決定的。說(shuō)明晶體宏觀特性是微觀特性的反映2、什么是空間點(diǎn)陣？答：晶體可以看成由相同的格點(diǎn)在三維空間作周期性無(wú)限分布所構(gòu)成的系統(tǒng)，這些格點(diǎn)的總和稱為點(diǎn)陣。3、什么是簡(jiǎn)單晶格和復(fù)式晶格？答：簡(jiǎn)單晶格：如果晶體由完全相同的一種原子組成，且每個(gè)原子周圍的情況完全相同，則這種原子所組成的網(wǎng)格稱為簡(jiǎn)單晶格。復(fù)式晶格：如果晶體的基元由兩個(gè)或兩個(gè)以上原子組成，相應(yīng)原子分別構(gòu)成和格點(diǎn)相同的網(wǎng)格，稱為子晶格，它們相對(duì)位移而形成復(fù)式晶格。4、試述固體物理學(xué)原胞和結(jié)晶學(xué)原

5、胞的相似點(diǎn)和區(qū)別。答：(1)固體物理學(xué)原胞(簡(jiǎn)稱原胞)構(gòu)造：取一格點(diǎn)為頂點(diǎn)，由此點(diǎn)向近鄰的三個(gè)格點(diǎn)作三個(gè)不共面的矢量，以此三個(gè)矢量為邊作平行六面體即為固體物理學(xué)原胞。特點(diǎn)：格點(diǎn)只在平行六面體的頂角上，面上和內(nèi)部均無(wú)格點(diǎn)，平均每個(gè)固體物理學(xué)原胞包含 1 個(gè)格點(diǎn)。它反映了晶體結(jié)構(gòu)的周期性。(2)結(jié)晶學(xué)原胞（簡(jiǎn)稱晶胞）構(gòu)造：使三個(gè)基矢的方向盡可能地沿著空間對(duì)稱軸的方向，它具有明顯的對(duì)稱性和周期性。特點(diǎn)：結(jié)晶學(xué)原胞不僅在平行六面體頂角上有格點(diǎn)，面上及內(nèi)部亦可有格點(diǎn)。其體積是固體物理學(xué)原胞體積的整數(shù)倍。5、晶體包含 7 大晶系，14 種布拉維格子，32 個(gè)點(diǎn)群？試寫(xiě)出 7 大晶系名稱；并寫(xiě)出立方晶系包含

6、哪幾種布拉維格子。答：七大晶系：三斜、單斜、正交、正方、六方、菱方、立方晶系。6. 在晶體的宏觀對(duì)稱性中有哪幾種獨(dú)立的對(duì)稱元素？寫(xiě)出這些獨(dú)立元素。答：7. 密堆積結(jié)構(gòu)包含哪兩種？各有什么特點(diǎn)？答：(1)六角密積第一層：每個(gè)球與 6 個(gè)球相切，有 6 個(gè)空隙，如編號(hào) 1,2,3,4,5,6。第二層：占據(jù) 1,3,5 空位中心。第三層：在第一層球的正上方形成 ababab排列方式。六角密積是復(fù)式格，其布拉維晶格是簡(jiǎn)單六角晶格?；蓛蓚€(gè)原子組成，一個(gè)位于(000)，另一個(gè)原子位于即:r = 2 a + 1 b + 1 c332(2)立方密積第一層：每個(gè)球與 6 個(gè)球相切，有 6 個(gè)空隙，如編號(hào)為

7、1,2,3,4,5,6。第二層：占據(jù) 1，3，5 空位中心。第三層：占據(jù) 2，4，6 空位中心，按 abcabcabc方式排列，形成面心立方結(jié)構(gòu)，稱為立方密積。8. 試舉例說(shuō)明哪些晶體具有簡(jiǎn)單立方、面心立方、體心立方、六角密積結(jié)構(gòu)。并寫(xiě)出這幾種結(jié)構(gòu)固體物理學(xué)原胞基矢。答：cscl 、abo3 ； nacl； 纖維鋅礦 zns9. 會(huì)從正格基矢推出倒格基矢，并知道倒格子與正格子之間有什么區(qū)別和聯(lián)系？10. 會(huì)畫(huà)二維晶格的布里淵區(qū)。12. 會(huì)求晶向指數(shù)、晶面指數(shù)，并作出相應(yīng)的平面。13. 理解原子的形狀因子，會(huì)求立方晶格結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)因子。14.x 射線衍射的幾種基本方法是什么？各有什么特點(diǎn)？答：

8、勞厄法：(1)單晶體不動(dòng)，入射光方向不變；(2)x 射線連續(xù)譜，波長(zhǎng)在間變化，反射球半徑轉(zhuǎn)動(dòng)單晶法：(1)x 射線是單色的；(2)晶體轉(zhuǎn)動(dòng)。粉末法 ：(1)x 射線單色(l 固定)；(2)樣品為取向各異的單晶粉末。第二章1、什么是晶體的結(jié)合能，按照晶體的結(jié)合力的不同，晶體有哪些結(jié)合類型及其結(jié)合力是什么力？答：晶體的結(jié)合能就是將自由的原子（離子或分子）結(jié)合成晶體時(shí)所釋放的能量。結(jié)合類型：離子晶體離子鍵分子晶體范德瓦爾斯力共價(jià)晶體共價(jià)鍵金屬晶體金屬鍵氫鍵晶體氫鍵2、原子間的排斥力主要是什么原因引起的？庫(kù)侖斥力與泡利原理 引起的3、離子晶體有哪些特點(diǎn)？為什么會(huì)有這些特點(diǎn)？答：離子晶體主要依靠吸引較強(qiáng)

9、的靜電庫(kù)侖力而結(jié)合，其結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)固，結(jié)合能的數(shù)量級(jí)約在800kj/mol。結(jié)合的穩(wěn)定性導(dǎo)致了導(dǎo)電性能差，熔點(diǎn)高，硬度高和膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)。4、試述共價(jià)鍵定義，為什么共價(jià)鍵具有飽和性和方向性的特點(diǎn)？答：共價(jià)鍵是化學(xué)鍵的一種，兩個(gè)或多個(gè)原子共同使用它們的外層電子，在理想情況下達(dá)到電子飽和的狀態(tài)，由此組成比較穩(wěn)定和堅(jiān)固的化學(xué)結(jié)構(gòu)叫做共價(jià)鍵。當(dāng)原子中的電子一旦配對(duì)后，便再不能再與第三個(gè)電子配對(duì)，因此當(dāng)一個(gè)原子與其他原子結(jié)合時(shí)，能夠形成共價(jià)鍵的數(shù)目有一個(gè)最大值，這個(gè)最大值取決于它所含有的未配對(duì)的電子數(shù)。即由于共價(jià)晶體的配位數(shù)較低，所以共價(jià)鍵才有飽和性的特點(diǎn)。另一方面，當(dāng)兩個(gè)原子在結(jié)合成共價(jià)鍵時(shí)， 電子云

10、發(fā)生交疊，交疊越厲害，共價(jià)鍵結(jié)合就越穩(wěn)固，因此在結(jié)合時(shí)，必定選取電子云交疊密度最大的方位，這就是共價(jià)鍵具有方向性的原因。5、金屬晶體的特點(diǎn)是什么？為什么會(huì)有這些特點(diǎn)？一般金屬晶體具有何種結(jié)構(gòu)，最大配位數(shù)為多少？答：特點(diǎn)：良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，較好的延展性，硬度大，熔點(diǎn)高。金屬性的結(jié)合方式導(dǎo)致了金屬的共同特性。金屬結(jié)合中的引力來(lái)自于正離子實(shí)與負(fù)電子氣之間的庫(kù)侖相互作用，而排斥力則有兩個(gè)來(lái)源，由于金屬性結(jié)合沒(méi)有方向性要求的緣故，所以金屬具有很大的塑性，即延展性較好。金屬晶體多采用立方密積（面心立方結(jié)構(gòu)）或六角密積，配位數(shù)均為 12；少數(shù)金屬為體心立方結(jié)構(gòu)， 配位數(shù)為 8。6、簡(jiǎn)述產(chǎn)生范德瓦斯力的三

11、個(gè)來(lái)源？為什么分子晶體是密堆積結(jié)構(gòu)？答：來(lái)源：1、極性分子間的固有偶極矩產(chǎn)生的力稱為 keesen 力；2、感應(yīng)偶極矩產(chǎn)生的力稱為 debye 力；3、非極性分子間的瞬時(shí)偶極矩產(chǎn)生的力稱為 london 力。由于范德瓦耳斯力引起的吸引能與分子間的距離 r 的 6 次方成反比，因此，只有當(dāng)分子間的距離 r 很小時(shí)范德瓦耳斯力才能起作用。而分子晶體的排斥能與分子間的距離 r 的 12 次方成反比， 因此排斥能隨分子間的距離增加而迅速減少。范德瓦耳斯力沒(méi)有方向性，也不受感應(yīng)電荷是否異同號(hào)的限制，因此，分子晶體的配位數(shù)越大越好。配位數(shù)越大，原子排列越密集，分子晶體的結(jié)合能就越大，分子晶體就越穩(wěn)定，在自

12、然界排列最密集的晶體結(jié)構(gòu)為面心立方或六方密堆積結(jié)構(gòu)。7、什麼叫氫鍵？試舉出氫鍵晶體的例子答：氫原子同時(shí)與兩個(gè)負(fù)電性較大，而原子半徑較小的原子（o、f、n 等）結(jié)合，構(gòu)成氫鍵。如：水（h2o），冰，磷酸二氫鉀（kh2po40），脫氧核糖酸（dna）等。愛(ài)因斯坦模型（愛(ài)因斯坦對(duì)晶格振動(dòng)采用了一個(gè)極簡(jiǎn)單的假設(shè)，即晶格中的各原子振動(dòng)都是獨(dú)立的，這樣所有原子振動(dòng)都有同一頻率。）在低溫下與實(shí)驗(yàn)存在偏差的根源是什么？答：按照愛(ài)因斯坦溫度的定義，愛(ài)因斯坦模型的格波的頻率大約為 1013hz，屬于光學(xué)支頻率，但光學(xué)格波在低溫時(shí)對(duì)熱容的貢獻(xiàn)非常小，低溫下對(duì)熱容貢獻(xiàn)大的主要是長(zhǎng)聲學(xué)格波，也就是說(shuō)愛(ài)因斯坦沒(méi)考慮聲學(xué)波

13、對(duì)熱容的貢獻(xiàn)是愛(ài)因斯坦模型在低溫下與實(shí)驗(yàn)存在偏差的根源。在低溫的德拜模型德拜模型只考慮彈性波對(duì)熱容的貢獻(xiàn)符合很好，原因是什么？答：在甚低溫下, 不僅光學(xué)波得不到激發(fā), 而且聲子能量較大的短聲學(xué)格波也未被激發(fā), 得到激發(fā)的只是聲子能量較小的長(zhǎng)聲學(xué)格波. 長(zhǎng)聲學(xué)格波即彈性波. 德拜模型只考慮彈性波對(duì)熱容的貢獻(xiàn). 因此, 在甚低溫下, 德拜模型與事實(shí)相符, 自然與實(shí)驗(yàn)相符. 陶瓷中晶界對(duì)材料性能有很大的影響，試舉例說(shuō)明晶界的作用答：晶界是一種面缺陷，是周期性中斷的區(qū)域，存在較高界面能和應(yīng)力，且電荷不平衡，故晶界是缺陷富集區(qū)域，易吸附或產(chǎn)生各種熱缺陷和雜質(zhì)缺陷，與體內(nèi)微觀粒子（如電子）相比，晶界微觀粒

14、子所處的能量狀態(tài)有明顯差異，稱為晶界態(tài)。在半導(dǎo)體陶瓷，通常可以通過(guò)組成，制備工藝的控制，使晶界中產(chǎn)生不同起源的受主態(tài)能級(jí)， 在晶界產(chǎn)生能級(jí)勢(shì)壘，顯著影響電子的輸出行為，使陶瓷產(chǎn)生一系列的電功能特性（如 ptc 特性， 壓敏特性，大電容特性等）。這種晶界效應(yīng)在半導(dǎo)體陶瓷的發(fā)展中得到了充分的體現(xiàn)和應(yīng)用。從能帶理論的角度簡(jiǎn)述絕緣體，半導(dǎo)體，導(dǎo)體的導(dǎo)電或絕緣機(jī)制答：在金屬能帶中，價(jià)帶與導(dǎo)帶迭合，價(jià)帶中存在空能級(jí)或者價(jià)帶全滿但導(dǎo)帶中有電子，故電子易遷移進(jìn)入較高能量狀態(tài)的空能級(jí)中，金屬具有優(yōu)異的導(dǎo)電性在絕緣體的能帶中，其價(jià)帶全部填滿，而導(dǎo)帶全部為空能級(jí)，在價(jià)帶與導(dǎo)帶之間存在很寬的禁帶（3.0ev），因而電

15、子難以由價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶中，絕緣體的導(dǎo)電性很差半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)與絕緣體相似，但其禁帶較窄(3.0ev), 因而在外電場(chǎng)激發(fā)下(如熱激發(fā)),電子可由價(jià)帶躍進(jìn)導(dǎo)帶中而導(dǎo)電,如果在禁帶中靠近導(dǎo)帶(或價(jià)帶) 的位置引入附加能級(jí)(施主或受主)將顯著提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電性.畫(huà)出鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu),并指出它是由哪幾種布拉菲格子組成的.答:此為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)(batio3,srtio3 等),a,b,o1,o2,o3 各自組成 5 個(gè)簡(jiǎn)單立方布氏格子套購(gòu)而成。試從結(jié)合鍵的角度說(shuō)明水在結(jié)冰是何以會(huì)膨脹？答：水結(jié)成冰，是從液態(tài)往固態(tài)轉(zhuǎn)化，形成晶體結(jié)構(gòu)，晶格與晶格之間是通過(guò)氫鍵結(jié)合，氫原子不但與一個(gè)氧原子結(jié)合成共價(jià)鍵 o-h，

16、而且還和另一個(gè)氧原子結(jié)合，但結(jié)合較弱，鍵較長(zhǎng)，用 o-h 表示，氧原子本身則組成一個(gè)四面體。經(jīng)典的自由電子理論的要點(diǎn),用其解釋金屬的電性能答:要點(diǎn):金屬晶體就是靠自由價(jià)電子和金屬離子所形成的點(diǎn)陣間的相互作用而結(jié)合在一起的,這種相互作用稱為金屬鍵.金屬中存在大量可自由運(yùn)動(dòng)的電子,其行為類似理想氣體電子氣體除與離子實(shí)碰撞瞬間外,其他時(shí)間可認(rèn)為是自由的電子電子之間的相互碰撞(作用)忽略不計(jì)電子氣體通過(guò)與離子實(shí)的碰撞而達(dá)到熱平衡,電子運(yùn)動(dòng)速度分布服從 mb 經(jīng)典分布.在金屬中的自由價(jià)電子的數(shù)目是較多的且基本上不隨溫度而變,所以當(dāng)溫度升高的時(shí)候,金屬電導(dǎo)率的變化主要取決去電子運(yùn)動(dòng)的速度.因?yàn)榫Ц裰械脑?/p>

17、和離子不是靜止的,它們?cè)诰Ц竦母顸c(diǎn)上作一定的振動(dòng),且隨溫度升高這種振動(dòng)會(huì)加劇,證實(shí)這種振動(dòng)對(duì)電子的流動(dòng)起著阻礙作用,溫度升高, 阻礙作用加大,電子遷移率下降,電導(dǎo)率自然也下降了索莫非量子理論的成功之處答:金屬中的電子不受任何其他外力的作用,彼此間也無(wú)相互作用,可把它看成是在一個(gè)長(zhǎng),寬,高,分別為 a,b,c 的方匣子中運(yùn)動(dòng)的自由離子,在金屬內(nèi)部每一個(gè)電子的勢(shì)能是一個(gè)常數(shù)(或 0),在邊界處和邊界外面的勢(shì)能則為無(wú)窮大,所以可把金屬中的電子看成是在具有一定深度勢(shì)阱中運(yùn)動(dòng)的自由電子,把這樣一個(gè)體系作為三維勢(shì)箱中的平動(dòng)子來(lái)考慮.成功之處:1 解釋了金屬鍵的本質(zhì);2 對(duì)電子的比熱問(wèn)題進(jìn)行了較好的解釋長(zhǎng)光

18、學(xué)支格波與長(zhǎng)聲學(xué)支格波本質(zhì)上有何差異?答:長(zhǎng)光學(xué)支格波的特征是每個(gè)元胞內(nèi)的不同原子做相對(duì)振動(dòng),振動(dòng)頻率較高,它包含了晶格振動(dòng)頻率最高的振動(dòng)模式,長(zhǎng)聲學(xué)支格波的特征是元胞內(nèi)的不同原子沒(méi)有相對(duì)位移,元胞做整體運(yùn)動(dòng),振動(dòng)頻率較低,它包含了晶格振動(dòng)頻率最低的振動(dòng)模式,波速是一常數(shù),任何晶體都存在聲學(xué)支格波,但簡(jiǎn)單晶格(非復(fù)式格子)晶體不存在光學(xué)支格波.從導(dǎo)電率的角度簡(jiǎn)述絕緣體,半導(dǎo)體,導(dǎo)體的導(dǎo)電或絕緣機(jī)制答:從電導(dǎo)率角度講,由于金屬的可自由移動(dòng)電子較多,所以電導(dǎo)率很大,并且電導(dǎo)率隨著溫度的升高而降低.從電導(dǎo)率角度講,由于絕緣體的可自由移動(dòng)電子很少,所以電導(dǎo)率很小,并且電導(dǎo)率隨著溫度的升高而升高.按缺陷

19、在空間分布的情況,對(duì)晶體的缺陷進(jìn)行分類,并舉例說(shuō)明摻雜對(duì)材料結(jié)構(gòu)和性能的影響答:點(diǎn)缺陷:本征熱缺陷(弗倫克爾缺陷,肖脫基缺陷),雜質(zhì)缺陷(置換,填隙),色心,極化子.線缺陷: 刃性位錯(cuò),螺旋位錯(cuò);面缺陷:小角晶界,晶界,堆積缺陷;體缺陷:孔洞,聚集,微裂紋在 fe 中摻雜 c, 使c 聚集在晶界,提高 fe 的韌性;在 si 中摻雜微量 p,b 等元素能使 si 成為半導(dǎo)體,電導(dǎo)率得到大幅度提高;在白寶石 al2o3 晶體中摻雜 cr 替代 al,可由白寶石變成紅寶石,改變 al2o3 晶體的光學(xué)特性簡(jiǎn)述石墨的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并說(shuō)明其結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系答:石墨晶體,是金剛石的同素異構(gòu)體,組成石墨的一個(gè)

20、碳原子以其最外層的三個(gè)價(jià)電子與其最近鄰的三個(gè)原子組成共價(jià)鍵結(jié)合,這三個(gè)鍵幾乎在同意平面上,使晶體呈層狀;另一個(gè)價(jià)電子則較自由的在整個(gè)層中運(yùn)動(dòng),具有金屬鍵的性質(zhì),這是石墨具有較好導(dǎo)電本領(lǐng)的根源層與層之間又依靠分子晶體的瞬時(shí)偶極矩的互作用而結(jié)合,這又是石墨質(zhì)地疏松的根源.簡(jiǎn)述離子晶體中缺陷對(duì)電導(dǎo)率有何影響?答:由于離子晶體是正負(fù)離子在庫(kù)侖力的作用下結(jié)合而成的,因而使離子晶體中點(diǎn)缺陷帶有一定的電荷,這就引起離子晶體的點(diǎn)缺陷具有一般點(diǎn)缺陷沒(méi)有的特性,理想的離子晶體是典型的絕緣體,滿價(jià)帶與空帶之間有很寬的禁帶,熱激發(fā)幾乎不可能把電子由滿價(jià)帶激發(fā)到空帶上去,但實(shí)際上離子晶體都有一定的導(dǎo)電性,其電阻明顯地依

21、賴于溫度和晶體的純度.因?yàn)闇囟壬吆蛽诫s都可能在晶體中產(chǎn)生缺陷,所以可以斷定離子晶體的導(dǎo)電性與缺陷有關(guān).從能帶理論可以這樣理解離子晶體的導(dǎo)電性:離子晶體中帶點(diǎn)的點(diǎn)缺陷可以是束縛電子或空穴, 形成一種不同于布洛赫的局域態(tài).這種局域態(tài)的能級(jí)處于滿帶和空帶的能隙中,且離空帶的帶地或者滿帶的帶頂較近,從而可能通過(guò)熱激發(fā)向空帶提供電子或接受滿帶電子,使離子晶體表現(xiàn)出類似于半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性.為什么組成晶體的粒子（分子，原子或離子）間的互作用力除吸引力還要排斥力？排斥力的來(lái)源是什么？答：電子云重疊泡利不相容原理排斥力的來(lái)源：相鄰的原子靠的很近，以至于它們內(nèi)層閉合殼層的電子云發(fā)生重疊時(shí)，相鄰的原子間使產(chǎn)生巨大

22、排斥力，也就是說(shuō)，原子間的排斥作用來(lái)自相鄰原子內(nèi)層閉合殼層電子云的重疊。本征半導(dǎo)體的能帶與絕緣體的能帶有何異同？答：在低溫下，本征半導(dǎo)體的能帶與絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)相同，但本征半導(dǎo)體的禁帶較窄，禁帶寬度通常小于 2ev，由于禁帶窄，本征半導(dǎo)體禁帶下滿帶項(xiàng)的電子可以借助熱激發(fā)，躍遷到禁帶上面空帶的底部，使得滿帶不滿，空帶不空，二者都對(duì)導(dǎo)電有貢獻(xiàn)。試述范德瓦爾斯力的起源和特點(diǎn)答：范德瓦爾斯力：是分子間微弱的相互作用力，主要由靜電力（偶極子-偶極子相互作用）（極性分子之間），誘導(dǎo)力（偶極子-誘導(dǎo)偶極子相互作用）（極地分子和非極地分子之間），色散力（非極性分子的誘導(dǎo)偶極子-誘導(dǎo)偶極子的相互作用）之間的相互

23、作用而結(jié)合；特點(diǎn)：存在于所有分子間作用范圍在幾個(gè) a 內(nèi)沒(méi)有方向性和飽和性不同分子中，靜電力，誘導(dǎo)力和色散力所占比例不同，一般色散力所占比例較大。為什么金屬具有延展性而原子晶體和離子晶體卻沒(méi)有延展性？答：正離子間可流動(dòng)的“電子海”，對(duì)原子移動(dòng)時(shí)克服勢(shì)壘起到“調(diào)劑”作用。因此，原子間（主要是密置層間）比較容易相對(duì)位移，從而使金屬有較好的延展性和可塑性。原子晶體具有方向性和飽和性;離子晶體間相對(duì)位移出現(xiàn)同號(hào)相鄰現(xiàn)象，產(chǎn)生斥力試從金屬鍵的結(jié)合特性說(shuō)明，何以多數(shù)金屬形成密集結(jié)構(gòu)？答：金屬結(jié)合中，受到最小能量原理的約束，要求原子實(shí)與共有電子電子云間的庫(kù)倫能要盡可能的低（絕對(duì)值盡可能的大）原子實(shí)越緊湊，原

24、子實(shí)與共有電子電子云靠的就越緊密，庫(kù)倫能就越低， 所以，許多金屬的結(jié)構(gòu)為密積結(jié)構(gòu)在討論晶體的結(jié)合時(shí)，有時(shí)說(shuō)，由于電子云的交疊使互作用能減小，出現(xiàn)引力，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；有事又說(shuō)，由于電子云的交疊，使原子間初相斥力，這兩種說(shuō)法有無(wú)矛盾？答：共價(jià)結(jié)合，形成共價(jià)鍵的配對(duì)電子，它們的自旋方向相反，這兩個(gè)電子的電子云交迭使得體系的能量降低，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但當(dāng)原子靠的很近時(shí)，原子內(nèi)部充滿殼層電子的電子云交疊，量子態(tài)相同的電子產(chǎn)生巨大的排斥力，使得系統(tǒng)的能量急劇增大。2、什么叫格波？答：晶格中的原子振動(dòng)是以角頻率為的平面波形式存在的，這種波就叫格波。3、什么叫聲子？與光子有何區(qū)別？答：將格波的能量量子叫聲子。聲子和

25、光子的區(qū)別：光子是一種真實(shí)粒子，它可以在真空中存在；但聲子是人們?yōu)榱烁玫乩斫夂吞幚砭Ц窦w振動(dòng)設(shè)想出來(lái)的一種粒子，它不能游離于固體之外，更不能跑到真空中，離開(kāi)了晶格振動(dòng)系統(tǒng)，也就無(wú)所謂聲子，所以，聲子是種準(zhǔn)粒子。聲子和光子一樣，是玻色子，它不受泡利不相容原理限制，粒子數(shù)也不守恒，并且服從玻色-愛(ài)因斯坦統(tǒng)計(jì)。1. 在利用能帶理論計(jì)算晶體能帶時(shí)，固體是由大量原子組成，每個(gè)原子又有原子核和電子，實(shí)際上是要解多體問(wèn)題的薛定鄂方程，而我們要把多體問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單電子問(wèn)題，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化， 試敘述需要哪些簡(jiǎn)化近似？答：首先應(yīng)用絕熱近似，由于電子質(zhì)量遠(yuǎn)小于離子質(zhì)量，電子的運(yùn)動(dòng)速度就比離子要大得多，故相

26、對(duì)于電子，可認(rèn)為離子不動(dòng)，或者說(shuō)電子的運(yùn)動(dòng)可隨時(shí)調(diào)整來(lái)適應(yīng)離子的運(yùn)動(dòng)。第二個(gè)近似是平均場(chǎng)近似，在多電子系統(tǒng)中，可把多電子中的每一個(gè)電子看作在離子場(chǎng)及其他電子產(chǎn)生的平均場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)這種考慮叫平均場(chǎng)近似。第三個(gè)近似是周期場(chǎng)近似，每個(gè)電子都在完全相同的嚴(yán)格周期性勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，因此每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)都可以單獨(dú)考慮。2. 布洛赫定理的表達(dá)形式和布洛赫定理的物理意義？答：它表明在不同原胞的對(duì)應(yīng)點(diǎn)上，波函數(shù)相差一個(gè)相位因子 exp(ikrn)，相位因子不影響波函數(shù)模的大小，所以不同原胞對(duì)應(yīng)點(diǎn)上，電子出現(xiàn)的概率是相同的。3. 簡(jiǎn)述近自由電子模型。答：該模型假設(shè)晶體勢(shì)很弱，晶體電子的行為很像是自由電子，我們可以在自由電子

27、模型結(jié)果的基礎(chǔ)上用微擾方法去處理勢(shì)場(chǎng)的影響，這種模型得到的結(jié)果可以作為簡(jiǎn)單金屬價(jià)帶的粗略近似。4. 簡(jiǎn)述緊束縛電子模型。答：原子勢(shì)很強(qiáng)，晶體電子基本上是圍繞一個(gè)固定電子運(yùn)動(dòng)，與相鄰原子存在的很弱的相互作用可以當(dāng)作微擾處理，所得結(jié)果可以作為固體中狹窄的內(nèi)殼層能帶的粗略近似。固體物理復(fù)習(xí)資料1. 解理面（即用刀切開(kāi)的那個(gè)面）是指數(shù)低的晶面還是指數(shù)高的晶面。為什么？答：晶體容易沿解理面劈裂，說(shuō)明平行于解理面的原子層之間的結(jié)合力弱，即平行解理面的原子層的間距大. 因?yàn)槊骈g距大的晶面族的指數(shù)低, 所以解理面是面指數(shù)低的晶面.2：引入波恩-卡門(mén)條件的理由是什么？(1) 方便于求解原子運(yùn)動(dòng)方程.由本教科書(shū)的

28、(3.4)式可知, 除了原子鏈兩端的兩個(gè)原子外, 其它任一個(gè)原子的運(yùn)動(dòng)都與相鄰的兩個(gè)原子的運(yùn)動(dòng)相關(guān). 即除了原子鏈兩端的兩個(gè)原子外, 其它原子的運(yùn)動(dòng)方程構(gòu)成了個(gè)聯(lián)立方程組. 但原子鏈兩端的兩個(gè)原子只有一個(gè)相鄰原子, 其運(yùn)動(dòng)方程僅與一個(gè)相鄰原子的運(yùn)動(dòng)相關(guān), 運(yùn)動(dòng)方程與其它原子的運(yùn)動(dòng)方程迥然不同. 與其它原子的運(yùn)動(dòng)方程不同的這兩個(gè)方程, 給整個(gè)聯(lián)立方程組的求解帶來(lái)了很大的困難.(2) 與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合得較好.對(duì)于原子的自由運(yùn)動(dòng), 邊界上的原子與其它原子一樣, 無(wú)時(shí)無(wú)刻不在運(yùn)動(dòng). 對(duì)于有n 個(gè)原子構(gòu)成的的原子鏈, 硬性假定u1 = 0, u n = 0 的邊界條件是不符合事實(shí)的. 其實(shí)不論什么邊界條件

29、都與事實(shí)不符. 但為了求解近似解, 必須選取一個(gè)邊界條件. 晶格振動(dòng)譜的實(shí)驗(yàn)測(cè)定是對(duì)晶格振動(dòng)理論的最有力驗(yàn)證(參見(jiàn)本教科書(shū)3.2 與3.4). 玻恩卡門(mén)條件是晶格振動(dòng)理論的前提條件. 實(shí)驗(yàn)測(cè)得的振動(dòng)譜與理論相符的事實(shí)說(shuō)明, 玻恩卡門(mén)周期性邊界條件是目前較好的一個(gè)邊界條件3什么是簡(jiǎn)正振動(dòng)模式？簡(jiǎn)正振動(dòng)數(shù)目，格波振動(dòng)模式或數(shù)目是否是一回事？答：為了使問(wèn)題既簡(jiǎn)化又能抓住主要矛盾，在分析討論晶格振動(dòng)時(shí)，將原子間互作用力的泰勒級(jí)數(shù)中的非線形項(xiàng)忽略掉的近似稱為簡(jiǎn)諧近似. 在簡(jiǎn)諧近似下, 由 n 個(gè)原子構(gòu)成的晶體的晶格振動(dòng), 可等效成 3n 個(gè)獨(dú)立的諧振子的振動(dòng). 每個(gè)諧振子的振動(dòng)模式稱為簡(jiǎn)正振動(dòng)模式, 它

30、對(duì)應(yīng)著所有的原子都以該模式的頻率做振動(dòng), 它是晶格振動(dòng)模式中最簡(jiǎn)單最基本的振動(dòng)方式. 原子的振動(dòng), 或者說(shuō)格波振動(dòng)通常是這 3n 個(gè)簡(jiǎn)正振動(dòng)模式的線形迭加.簡(jiǎn)正振動(dòng)數(shù)目、格波數(shù)目或格波振動(dòng)模式數(shù)目是一回事, 這個(gè)數(shù)目等于晶體中所有原子的自由度數(shù)之和, 即等于 3n.6. 結(jié)晶學(xué)中晶胞是按晶體什么特性選取的？答：在結(jié)晶學(xué)中, 晶胞選取的原則是既要考慮晶體結(jié)構(gòu)的周期性又要考慮晶體的宏觀對(duì)稱性.7. 晶體中聲子數(shù)是否守恒？高溫時(shí), 晶體中的聲子數(shù)目與溫度成正比.（不守恒）低溫時(shí), 晶體中的聲子數(shù)目與 t 3 成正比.（不守恒）8. 溫度一定，光學(xué)波多還是聲學(xué)波多？光tl, 由于( ehw/ kbth

31、多于溫度低時(shí)的聲子數(shù)目.- 1 )小于( ehw/ kbtl - 1 ), 所以溫度高時(shí)的聲子數(shù)目9. 高溫時(shí), 頻率為w的格波的聲子數(shù)目與溫度有何關(guān)系?答：溫度很高時(shí),ehw/ kbt hw- 1, 頻率為w的格波的(平均) 聲子數(shù)為n(w) =1ehw/ kbt - 1 k bthw .可見(jiàn)高溫時(shí), 格波的聲子數(shù)目與溫度近似成正比.10. 簡(jiǎn)單晶格是否存在強(qiáng)烈的紅外吸收？答：實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí), 離子晶體能強(qiáng)烈吸收遠(yuǎn)紅外光波. 這種現(xiàn)象產(chǎn)生的根源是離子晶體中的長(zhǎng)光學(xué)橫波能與遠(yuǎn)紅外電磁場(chǎng)發(fā)生強(qiáng)烈耦合. 簡(jiǎn)單晶格中不存在光學(xué)波, 所以簡(jiǎn)單晶格不會(huì)吸收遠(yuǎn)紅外光波.11. 與布里淵區(qū)邊界平行的晶面族對(duì)什

32、么狀態(tài)的電子具有強(qiáng)烈的散射？當(dāng)電子的波矢 k 滿足關(guān)系式k (k + k n ) = 0n2時(shí), 與布里淵區(qū)邊界平行且垂直于 k n 的晶面族對(duì)波矢為 k 的電子具有強(qiáng)烈的散射作用.此時(shí), 電子的波矢很大, 波矢的末端落在了布里淵區(qū)邊界上, k 垂直于布里淵區(qū)邊界的分量的模等于 k n/ 2 .15.長(zhǎng)光學(xué)支格波與長(zhǎng)聲學(xué)支格波本質(zhì)上有何差別?答：長(zhǎng)光學(xué)支格波的特征是每個(gè)原胞內(nèi)的不同原子做相對(duì)振動(dòng), 振動(dòng)頻率較高, 它包含了晶格振動(dòng)頻率最高的振動(dòng)模式. 長(zhǎng)聲學(xué)支格波的特征是原胞內(nèi)的不同原子沒(méi)有相對(duì)位移, 原胞做整體運(yùn)動(dòng), 振動(dòng)頻率較低, 它包含了晶格振動(dòng)頻率最低的振動(dòng)模式, 波速是一常數(shù). 任何

33、晶體都存在聲學(xué)支格波, 但簡(jiǎn)單晶格(非復(fù)式格子)晶體不存在光學(xué)支格波.（下面的稍微看看就可以了）12. 固體呈現(xiàn)宏觀彈性的微觀本質(zhì)是什么？答：固體受到外力作用時(shí)發(fā)生形變，在外力撤銷后形變消失的性質(zhì)稱為固體的彈性，設(shè)無(wú)外力時(shí)相鄰原子的距離為 a，當(dāng)相鄰原子間的距離a 時(shí)，吸引力起主導(dǎo)作用，當(dāng)相鄰原子間的距離a 時(shí)，排斥力起主導(dǎo)作用，當(dāng)固體受擠壓時(shí)，原子間的排斥力抗擊著這一形變，當(dāng)固體呈現(xiàn)受拉伸時(shí)，原子間的吸引力抗擊著這里形變，因此，固體呈現(xiàn)宏觀彈性的微觀本質(zhì)是原子間存在相互的作用這種作用力即含有吸引力有含有排斥力。13. 拉曼散射中光子會(huì)不會(huì)產(chǎn)生倒逆散射？拉曼散射是長(zhǎng)光學(xué)波聲子與光子（紅外光）的相互作用，長(zhǎng)光學(xué)波聲子的波矢很小，響應(yīng) 的動(dòng)量小，產(chǎn)生倒逆散射的條件要求波長(zhǎng)小，散射角大，拉曼散射不滿足條件所以不會(huì)產(chǎn)生倒逆散射。16 體心立方元素晶體,