固体物理学考试答案.docVIP

（1）Hall系数 —— Hall系数 对于自由电子：q =－e，所以， 其中，n为单位体积中的载流子数，即载流子浓度。 由Hall系数的测量不仅可以判断载流子的种类（带正电还是带负电），而且还是测量载流子浓度的重要手段。载流子浓度越低，Hall系数就越大，Hall效应就越明显。 （2）F-D分布函数 ——Fermi－Dirac分布函数 其中 (是电子的化学势，其物理意义是在体积不变的情况下，系统增加一个电子所需的自由能。从分布几率看，当E＝(时，f(()＝1/2 ，代表填充几率为1/2的能态。  当E－( 几个kBT时，exp[(E－()/ kBT] 1 ， 有： 这时，Fermi－Dirac分布过渡到经典的Boltzmann分布。且f(E)随E的增大而迅速趋于零。 这表明： E－( 几个kBT的能态是没有电子占据的空态。 （3）Bloch函数及其物理意义 Bloch函数 行进波因子 表明在晶体中运动的电子已不再局域于某个原子周围，而是可以在整个晶体中运动的，这种电子称为 （4）波失k的物理意义，态空间点阵，分布密度，简约区，k取值总数 波失k的物理意义:表示不同原胞间电子波函数的位相变化。 不同的波矢量k表示原胞间位相差不同，即描述晶体中电子不同的运动状态。 态空间点阵:k取值不连续，在k空间中，k的取值构成一个空间点阵，称为态空间点阵。 分布密度：在k空间中，波失k的分布密度为 k取值总数：在简约区中波失k的取值总数为 （5）金属，半导体电导率随温度变化的差异 金属而言：Fermi能级位于导带内，所以温度变化激发的载流子的贡献可以基本不用考虑；那么：随温度升高，晶格的振动加剧，从而导致载流子受到晶格振动所引起的散射，也就是声子的散射加强；从而电阻率增加，电导率下降；半导体而言：Fermi能级位于导带和价带之间，温度变化激发的载流子的贡献必须考虑；随温度升高，从价带激发到导带的载流子数目增加，即有更多的载流子参与了导电，从而电阻率降低，电导率上升 （6）光吸收及光发射 光吸收：当光通过材料时，光与材料中的原子（离子）、电子相互作用时即可发生光的吸收 光发射：物体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导至发光的现象。它大致经过吸收、能量传递及光发射三个主要阶段，光的吸收及发射都发生于能带之间的跃迁，都经过激发态。 （7）二次电子，透射电子及其应用 二次电子（SE）：从距样品表面100A左右深度范围内激发出来的低能电子（50ev）。 主要特点：对样品表面形貌敏感；空间分辨率高；信号收集率高； 应用：扫描垫子显微镜（SEM） 透射电子（TE）：如果样品够薄（1μm）透过样品的入射电子为透射电子，其能量近似于入射电子能量。 主要特点：质厚衬度效应；衍射效应（Bragg方程）；衍衬效应（位向或结构）； 应用：透射电子显微镜（TEM） （8）Eg影响因素及其尺寸关系 影响因素：禁带宽度是半导体的一个重要特征参量，其大小主要决定于半导体的能带结构，即与晶体结构和原子的结合性质等有关。 尺寸关系：当半导体晶粒尺寸小到一定值时（1～10nm），就会表现出量子尺寸效应。量子尺寸效应会使其导带和价带能级变成分立能级，能隙变宽， （9）倒格子与正格子关系 （10）晶格振动及声子 晶格振动：晶体中原子在格点附近的热振动； 声子：晶格振动的简正模式（或格波）的能量的量子称为声子 （12）导体、半导体及绝缘体能带解释 导体：低温下为部分填充的或半满的能带 绝缘体：在T-0K时价带是满带，其上最低的许可带是空带的是绝缘体。 半导体：在T-0K的价带是满带，其上最低的许可带全空，但价带上的禁带不如绝缘体宽的是半导体。其T-0K时的空带称为导带。 （13）解理面、表面及其各自面指数关系面的催化活性等 矿物晶体在外力作用下严格沿着一定的结晶方向破裂，并且能裂出光滑平面的性质称为解离，这些面称为解理面。 解理面一般光滑平整，一般平行于面间距最大、面网密度最大的晶面，因为面间距大，面间的引力小，这样就造成解理面一般的晶面指数较低。 （14）能带形成的主要原因 晶体中电子共有化的结果，使得晶体内电子的能量状态不同于孤立原子中的电子，晶体内电子的能量可以处于一些允许的范围之内，这些允许的范围称为能带。 而不能处于两个能带之间的区域称为禁带。 （15）能态密度及费米面 能态密度 dZ为能量在E－E+dE两等能面间的能态数（考虑了电子自旋），即能态密度为能带中单位能量间隔内的电子能态数。 dZ=2((k)((k空间中能量在E－E+dE两等能面间的体积)