材料物理性能資料終極版

1、材料物理性能復習資料整理一、名詞解釋物質的磁化：物質在磁場中受磁場的作用呈現(xiàn)一定磁性的現(xiàn)象。自發(fā)極化：鐵磁性材料在沒有外加H時，原子磁矩趨于同向排列而發(fā)生的磁化。軟磁材料：是指磁滯回線瘦長，g高、Hc小、Mr低，并且磁化后容易退磁的磁性材料。 硬磁材料：是指磁滯回線短粗，g低、H：大、M；高，并且磁化后很難退磁的磁性材料。 磁致伸縮：鐵磁體在磁場中被磁化時，其形狀和尺寸都會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應。PN結：是指在同一塊半導體單晶中P型摻雜區(qū)域N型摻雜區(qū)的交界面附近的區(qū)域。禁帶：在能帶結構中能態(tài)密度為零的能量區(qū)間。超導電性：在一定條件下（溫度、磁場、壓力）材料的電阻突然消失的現(xiàn)象稱為超

2、導電性。馬基申定則：馬基申等人把固溶體電阻率看成由金屬基本電阻率p （T）和殘余電阻p殘組成。這表明在一級近似下，不同散射機制對電阻率的貢獻可以用加法求和。激活介質：實現(xiàn)粒子數(shù)反轉的介質具有對光的放大作用，稱為激活介質。因瓦效應：將與因瓦反常相關聯(lián)的其它物理特性的反常行為統(tǒng)稱為因瓦效應。磁介質：能被磁場磁化的物質。技術磁化：是指在外磁場的作用下，鐵磁體從完全退磁狀態(tài)磁化至飽和的內部變化過程。磁疇：是指在未加磁場時鐵磁體內部已經(jīng)磁化到飽和狀態(tài)的小區(qū)域。鐵電疇：鐵電體中自發(fā)極化方向一致的微小區(qū)域。N型半導體：在本征半導體中摻入5價元素（磷，砷，銻）使晶體中的自由電子的濃度極大 地增加而形成的以電子

3、為多子的雜質半導體稱為N型半導體。第一類超導體：指大多數(shù)純金屬超導體，在超導態(tài)下磁通從超導體中全部逐出，具有完全的 邁斯納效應（完全的抗磁性）。這類導體稱為第一類超導體。介質損耗：電介質在外電場作用下，其內部會有發(fā)熱現(xiàn)象，這說明有部分電能已轉化為熱能 耗散掉，這種介質內的能量損耗稱為介質損耗。光致發(fā)光：通過光的輻射將材料中的電子激發(fā)到高能態(tài)從而導致發(fā)光，稱為光致發(fā)光。杜隆-珀替定律：恒壓下，元素的原子摩爾熱容為25J/（Kmol）。二、簡答題請從能量式波長（頻率）范圍詳細劃分電磁波譜（1）無線電波波長從1081013nm（2）微波一波長從106108nm（3）紅外線-波長從 103106nm（

4、4）可見光波長 390700nm（5）紫外線-波長從10390nm（6）倫琴射線波長10-3100nm（7）Y射線一波長從 10-50.1nm解釋PN結正向導電機制（畫示意圖）當外加正向電壓時，由于中性地的P區(qū)和N區(qū)的p比阻擋層小得多，故外加電壓都降落 在阻擋層上，由于外加正向電壓U與內建電位差VD方向相反，因而使阻擋層兩端的電位 差由VD減小到（vd-u）。相應地使阻擋層變窄，空間電荷量減小，以至于內電場減小， 使載流子的漂移作用減弱，擴散與漂移的平衡被破壞，擴散作用大于漂移作用，結果產(chǎn) 生了從P區(qū)流向N區(qū)的正向電流。由于該電流是由多子擴散形成的，故正向電流較大， 且隨U的責增大而迅速增大。

5、3.Q電子位移極化；儀子位移極化；偶極子取向極化；Q空間電荷極化。物質鐵磁性產(chǎn)生條件（說明充分必要條件）鐵磁性產(chǎn)生的充分必要條件是：原子內部要有未填滿的電子殼層，Rat/r3使A0。前者 指的是原子的本征磁矩（固有磁矩）不能為零，后者指的是要有一定的晶體點陣。為什么說所有物質都是磁介質當介質處于磁場中時，會使它所占據(jù)的空間的磁場發(fā)生變化。不同的物質所引起的磁場 變化是不一樣的，空氣會使磁場略有增強，而鐵會使磁場增加得強烈，銅則相反，會使 磁場衰弱。這就是說，物質在磁場中由于受磁場的作用而表現(xiàn)出一定的磁性，這種現(xiàn)象 被稱為物質的磁化。即所有的物質都能被磁化。通常把能磁化的物質稱為磁介質。所以 說

6、所有的物質都是磁介質。超導體兩個基本特征和三個重要指標是什么兩個基本特征：完全導電性、完全抗磁性（邁斯納效應）三個重要指標：臨界轉變溫度*、臨界磁場強度Hc、臨界電流密度Jc。溫度對抗磁性和順磁性的影響及原因溫度對抗磁性基本無影響，對順磁性影響很大。因為：溫度升高，質點熱振動加劇，對 磁矩排向的干擾增大，使磁矩的定向排向H方向困難，使磁化率降低。物質的抗磁性是 由電子在外電場作用下的軌道運動產(chǎn)生的，因此溫度對其基本無影響。8.電介質材料主要性能指標有哪些Q介電常數(shù)；耐電強度；損耗因素；Q體積和表面的電阻率。9.光纖結構示意圖及光傳輸原理主要是利用光的全反射原理。包層的折射率比纖心略低，約1%,

7、兩層之間形成良好的光學 界面。當光線從一端以適當?shù)慕嵌热肷鋬炔繒r，將在內外兩層之間產(chǎn)生全反射而傳播到另一 端。在光導纖維內傳播的光線其方向與纖維表面的法線所成夾角如果大于42o,則光線全部 內反射，無折射能量損失。因而玻璃纖維能圍繞各個彎曲之處傳遞光線而不必顧慮能量損失。本征半導體導電機理導電機理：在熱、光等外界條件的影響下，滿帶上的價電子獲得足夠的能量，躍過禁帶 躍遷至空帶而成為自由電子，同時在滿帶中留下電子空穴，自由電子和電子空穴在外加 電場的作用下定向移動形成電流。為什么金屬材料導電性隨溫度升高而降低量子學證明當電子波在0K下通過一個理想的晶體點陣時，它將不會受到散射無阻礙地 傳播，這時

8、p =0，而。為無窮大，即此時的材料是一個理想的導體。只有在晶體點陣的 完整性以及由于晶體點陣離子的熱振動，晶體中的異類原子、位錯和點缺陷等使晶體點 陣的周期性遭到破壞的地方，電子波才會受到散射，從而產(chǎn)生阻礙作用，降低了導電性。對于金屬材料，當溫度升高，離子熱振動的振幅越大，電子越易受到散射，阻礙作用越 大，因此金屬材料的導電性隨溫度升高而降低。畫出順磁物質磁化過程示意圖并簡單解釋H順磁物質磁化過程中磁化強度M與外磁場強度H呈線性關系，磁化率X為一極小的正常數(shù)。 也就是說M與H同向，順磁體在磁場中受微弱的引力。簡述超導體具有完全抗磁性的原因原因：外磁場在試樣表面感應產(chǎn)生一個磁感應電流。此電流所

9、經(jīng)路徑的電阻為零，所以它產(chǎn) 生的附加磁場總是與外磁場大小相等，方向相反，因而使超導體內的合成磁場為零。于是表 現(xiàn)出完全的抗磁性。影響熱膨脹性能的因素Q相變的影響；成分和組織的影響；Q各向異性的影響；Q鐵磁性轉變的影響。熱容愛因斯坦、德拜模型前提及其與事實符合情況，不完全相符的原因愛因斯坦模型：假設：每個原子皆為一個獨立的振子，原子之間彼此無關，并且。=。1在T0e-以及T-0K時，與實驗相符得很好。但是在中溫區(qū)域，理論值比實驗值下降得 快。原因在于愛因斯坦模型假定原子振動不相關，且以相同頻率振動，而實際晶體中，各原 子的振動不是彼此獨立地以同樣頻率振動，而是原子間有耦合作用，點陣波的頻率也有

10、差異。溫度低時這一效應尤其顯著。拜德模型：假設：考慮晶體中點陣的相互作用，將格波看成是彈性波。每個諧振子的頻率不同，頻 率范圍從0到m。德拜模型比起愛因斯坦模型有了很大進步，且理論值跟實驗值符合得很好。但是對于原 子振動頻率較高的部分不適用，對一些化合物的熱容計算不符。解釋不了超導現(xiàn)象。 原因在于晶體畢竟不是一個連續(xù)體。對于金屬類晶體，沒有考慮自由電子的貢獻。鐵磁性材料技術磁化機制（基于磁疇觀點討論）技術磁化包含兩種機制：壁移磁化和疇轉磁化。我們分三個區(qū)段討論。第一區(qū)段：在磁化的起始階段，磁場作用較弱，對于自發(fā)磁化方向與磁場方向成銳角的 磁疇，由于其靜磁能低的有利地位而發(fā)生了擴張，而成鈍角的磁

11、疇則縮小。這個過程是 通過磁疇壁的遷移來完成的，這種磁壁的遷移使得材料宏觀上表現(xiàn)出微弱的的磁化，這 種磁化時可逆的。這個區(qū)域就是磁壁可逆遷移區(qū)。第二區(qū)段：越過第一區(qū)段后，若外磁場繼續(xù)增強，則疇壁將會發(fā)生瞬時的跳躍。換言之， 某些與磁場成鈍角的磁疇壁將瞬時轉向與磁場成銳角的易磁化方向。由于大量原子磁矩 的瞬時轉向，因此表現(xiàn)出強烈地磁化，磁化曲線急劇上升，磁導率很高，此時這種磁化 是不可逆的。這個區(qū)域稱為疇壁不可逆遷移區(qū)。第三區(qū)段：由于晶軸通常與外磁場不一致，故當外磁場繼續(xù)增大時，整個晶體單疇的磁 矩方向將逐漸轉向外磁場方向。這種磁化過程稱為磁疇的旋轉。這種轉動需要相當大的 能量，顯然外磁場要做功

12、，所以磁化進行的非常緩慢。這個區(qū)段稱為磁疇旋轉區(qū)。從導體、半導體、絕緣體材料能帶結構分析導電性能不同原因金屬導體的能帶分布通常有兩種情況，一是價帶和導帶重疊，而無禁帶；二是價帶未被 價電子填滿，所以其本身就是導帶。在這兩種情況下的價電子就是自由電子，所以金屬導體 即使是在溫度較低的情況下仍有大量的自由電子，具有很強的導電能力。半導體與絕緣體的能帶分布中均是滿價帶和空導帶，且有禁帶。兩者的區(qū)別僅僅是禁帶的寬 度。半導體的禁帶寬度小，在室溫下一部分價電子能獲得大于的能量躍遷到導帶中去成 為自由電子，同時在價帶中形成空穴，這樣半導體就具有一些導電能力。而絕緣體的禁帶寬 度大，在室溫下幾乎沒有價電子能夠躍遷到導帶中去，所以基本沒有導電能力。畫出鐵磁性材料磁滯回線，標注每個交點所代表物理意義（用符號），在圖下方注釋各 符號物理名稱Ms一飽和磁化強度；Mr-剩余磁化強度；Hc一磁矯頑力；Hs一飽和磁場強度；畫出鐵磁性、亞鐵磁性、反鐵磁性材料的磁化率-溫度（x-T）關系曲線并分析快走性反快成性亞快鑿性鐵磁體跟亞鐵磁體類似，在溫度大于居里點時，隨著溫度的升高，磁化率均降低；而反 鐵磁體則比較特殊，在ttn段，跟鐵磁體類似。電介質產(chǎn)生電擊穿過程。過程：強電場作用下，少數(shù)能量高的自由電子”，沿反電場方向運