固體物理簡答題及復(fù)習(xí)資料

簡答題1、原子結(jié)合成晶體時(shí)，原子的價(jià)電子產(chǎn)生重新分布，從而產(chǎn)生不同的結(jié)合力，分析離子性、共價(jià)性、金屬性和范德瓦耳斯性結(jié)合力的特點(diǎn)。共價(jià)性結(jié)合：靠兩個(gè)原子各貢獻(xiàn)一個(gè)電子，形成所謂的共價(jià)鍵；金屬性結(jié)合：組成晶體時(shí)每個(gè)原子的最外層電子為所有原子所共（價(jià)電子的原子實(shí)浸”在由價(jià)電子組成的電子云”中。在這種情況下，電子云和原子實(shí)能愈低，表現(xiàn)為原子聚合起來的作用。8就是依靠這瞬時(shí)偶極矩的互作用而結(jié)合的。什么叫簡正振動(dòng)模式？簡正振動(dòng)數(shù)目目是否是一回事？答案：為了使問題既簡化又能抓住主要矛盾，在分析討論晶格振簡諧近似.在簡諧近似下,由N個(gè)原子構(gòu)成的晶體的晶格振動(dòng),可等3N.每個(gè)諧振子的振動(dòng)模式稱為簡正振動(dòng)模式,它對(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1/9動(dòng)模式中最簡單最基本的振動(dòng)方式.原子的振動(dòng),或者說格波振動(dòng)通常是這3N個(gè)簡正振動(dòng)模式的線形迭加.,,3N.?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.長聲學(xué)支格波的特征是原胞內(nèi)的不同原子沒有相對(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)任何晶體都存在聲學(xué)支格波,但簡單晶格(非復(fù)式格子)晶體不存在光學(xué)支格波.?,學(xué)格波使得原胞內(nèi)不同的原子(正負(fù)離子)產(chǎn)生了相對(duì)位移.長聲學(xué)格波的特點(diǎn)是,.因此,長聲學(xué)格波不.??,,.由本教科書的(3.103)式可知,,,.6、什么是聲子？稱為晶格振動(dòng)，晶格振動(dòng)能量可以用聲子來描述，聲子可以被激發(fā)，也可以湮滅。7、什么是固體比熱的德拜模型？并簡述計(jì)算結(jié)果的意義。結(jié)果表明低溫極限下：3次方成正結(jié)果表明低溫極限下：3次方成正比。溫度愈低，德拜近似愈好，說明在溫度很低時(shí)，只有長波格波2/9的激發(fā)是主要的。8、什么是固體比熱的愛因斯坦模型？并簡述計(jì)算結(jié)果的意義。的頻率ω0——的頻率ω0——與杜隆－珀替定律一致。溫度非常低時(shí)：——按溫度的－珀替定律一致。溫度非常低時(shí)：——按溫度的指數(shù)形式降低，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符。愛因斯坦模型忽略了各格9、根據(jù)能帶理論簡述金屬、半導(dǎo)體和絕緣體的導(dǎo)電性；10、簡述近自由電子近似模型、方法和所得到的主要結(jié)論。的勢場：作為微擾來處理。當(dāng)兩個(gè)由相互自由的矩陣元狀態(tài)的勢場：作為微擾來處理。當(dāng)兩個(gè)由相互自由的矩陣元狀態(tài)和，或者，在布里淵區(qū)的邊界處，能量發(fā)出突變，形成一系列，或者，在布里淵區(qū)的邊界處，能量發(fā)出突變，形成一系列3/911、簡述緊束縛近似模型的思想和主要結(jié)論。緊束縛近似方法的思想：電子在一個(gè)原子（格點(diǎn)）附近時(shí)，主要受到該原子勢場的作用，而將其它原子（格點(diǎn)）勢場的作用看作是微擾，將晶體中電子的波函數(shù)近似看成原子軌道波函數(shù)的線性組合，答案：一個(gè)空的狀態(tài)的近滿帶中所有電子運(yùn)動(dòng)形成的電流和一12、什么是空穴？答案：一個(gè)空的狀態(tài)的近滿帶中所有電子運(yùn)動(dòng)形成的電流和一狀態(tài)電子速度狀態(tài)電子速度運(yùn)動(dòng)的粒子所產(chǎn)生的電流相同。;電子的速度：;電子的速度：14、簡述導(dǎo)帶中的電子在外場作用下產(chǎn)生電流的原因。此產(chǎn)生電流。15、簡述滿帶中的電子在外場作用下不產(chǎn)生電流的原因。4/9答案：在量子理論中，大多數(shù)電子的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于費(fèi)密能量，E16、從電子熱容量子理論簡述金屬中的電子對(duì)固體熱容的貢獻(xiàn)。答案：在量子理論中，大多數(shù)電子的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于費(fèi)密能量，由于受到泡利原理的限制不能參與熱激發(fā)，只有在附近約范圍內(nèi)電子參與熱激發(fā)對(duì)金屬的熱容量有貢獻(xiàn)計(jì)算結(jié)果表明電子熱容量與溫度一次方成正比。0FE0F由于受到泡利原理的限制不能參與熱激發(fā)，只有在附近約范答案：在量子理論中，大多數(shù)電子的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于費(fèi)密能量，17答案：在量子理論中，大多數(shù)電子的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于費(fèi)密能量，由于受到泡利原理的限制不能參與熱激發(fā)，只有在附近約由于受到泡利原理的限制不能參與熱激發(fā)，只有在附近約范1831此時(shí)電子的熱容量可以和晶格振動(dòng)的熱容量相比較，不能忽略。時(shí)：電子的平均能量（平均動(dòng)能時(shí)：電子的平均能量（平均動(dòng)能：，電子仍具有相當(dāng)大的平均能量。因?yàn)殡娮颖仨殱M足泡利不相容原理，每個(gè)能量狀態(tài)上只能容許兩個(gè)自旋相反的電子。這樣所有的電子不可5/9能都填充在最低能量狀態(tài)。附近的電子，電子20、簡述研究金屬熱容量的意義，并以過渡元素附近的電子，電子的熱容量與成正比，由電子的熱容量可以獲得費(fèi)米面附近能態(tài)密度的信息。)(0F 過渡元素、和具有較高電子熱容量，反映了它們在費(fèi)米面附近具有較大的能態(tài)密度。過渡元素的特征是d殼層電子填充不滿從能帶理論來分析有未被電子填充滿的d能帶由于原子的d態(tài)是比較靠內(nèi)的軌道在形成晶體時(shí)相互重疊較小因而產(chǎn)生較窄的能帶加上的軌道是5重簡并的所以形成的5個(gè)能帶發(fā)生一定的重疊使得d能帶具有特別大的能態(tài)密度。過渡金屬只是部分填充d能帶，所以費(fèi)密能級(jí)位于d能帶內(nèi)。的熱容量與成正比，由電子的熱容量可以AB相互接觸，由于兩塊金屬的費(fèi)米（電子流出的金屬，使另一塊金屬的接觸面帶負(fù)電（電子流入的金屬，當(dāng)兩在兩塊金屬中產(chǎn)生了接觸電勢差。22、以對(duì)摻入后形成的N型半導(dǎo)體為例，簡述摻雜對(duì)半導(dǎo)體導(dǎo)電能力的影響。答案：對(duì)純的半導(dǎo)體材料摻入適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)，也能提供載流子。在6/9摻入后形成的N型半導(dǎo)體，雜質(zhì)在帶隙中提供帶有電子的能級(jí)，能中形成電子載流子。,23,長波極限：——本征吸收邊。長波極限：——本征吸收邊。有：由，，其中為有：由，，其中為，因此本征激發(fā)隨溫度變化更為陡峭。在，因此本征激發(fā)隨溫度變化更為陡峭。在25、什么是非平衡載流子？空穴的濃度滿足：答案：在熱平衡下，半導(dǎo)體中的雜質(zhì)電子，或價(jià)帶中的電子通過吸收熱能，激發(fā)到導(dǎo)帶中（載流子的產(chǎn)生，同時(shí)電子又可以回落到價(jià)帶中和空穴發(fā)生復(fù)合（載流子的復(fù)合，最后達(dá)到平衡時(shí)，載流子空穴的濃度滿足：7/9——稱為非平衡載流子26、以在P型材料形成的結(jié)為例，簡述光生伏特效應(yīng)——稱為非平衡載流子P型半導(dǎo)體的表面形成一個(gè)薄的N，電子將運(yùn)動(dòng)到N型區(qū)，空穴將運(yùn)動(dòng)到PNP——光生伏特效應(yīng)。NNN型層，在帶隙較窄的P28N越高，價(jià)帶中