809固体物理简答题.doc

晶态，非晶态，准晶态在原子排列上各有什么特点？（2003） 答：晶态：原子呈周期性排列，长程有序。 非晶态：原子排列短程有序，长程无序。 准晶态 ：具有长程的取向序但没有周期性。 可以测定晶格振动色散关系的实验方法有哪些？（2003） 答：中子的非弹性散射、X射线散射、光的散射、布里渊区散射、刺曼散射。 晶体中的位错线有几种类型？各有什么特点？（2003） 答：两种 ?刃位错?螺位错 前者特点：位错线垂直于滑移方向。后者特点：位错平行于滑移方向。 为什么NaCl晶体对红外线的反射率与波长关系曲线中会出现一个平缓的的峰值区？（2003） 答：因为离子晶体中，长光学纵波产生宏观极化，使纵波振动频率大于横波振动频率，于是在方向形成一个禁区。所以它对红外光的反射率与波长关系曲线中会呈现一个平缓的峰值区。 晶体中原子的结合力类型有哪些？(2003) 答：晶体中原子结合力的类型有：离子型，共价型，金属型及范德瓦尔斯结合力 。 比较宽度不同的两个能带说明宽能带中的电子共有化程度高。(2003) 答： 同样的，宽能带变化量大，故其公有化运动程度高。 晶体中电子遭受散射的物理实质是什么？任何说明电子具有相当长(大约几百埃)的自由程？(2003) 答：晶体中电子遭受散射的物理实质是晶格周期势场遭受破坏，但实际上由于原子振动或者其它原因为杂质缺陷所引起的破坏仅仅是个微扰，晶体电子的平均自由程可以有几埃。 由N个原子组成的半导体材料硅晶体，试问该晶体中一个能带最多可以填充多少个电 子？(2003) 答：一个能带的状态数目等于该晶体原胞数目，由N个原子组成的硅晶体原胞数目为：，而一个状态中由自旋朝上与朝下两个电子占据，故一个能带最多可以填充：个电子。 晶体中可以独立存在的对称元素有哪些？（2003） 答：晶体中可以独立存在的对称元素有：1，2，3，4，6，m，，i 软X射线发射谱是获得晶体电子态密度信息的重要实验，有如图（a）和（b）所示的实验结果，试指出哪一个代表非导体的能带密度，为什么？（2003） 答： 图（a）和图（b）在低能端都是逐渐上升的，反映了从带底随电子能量增加，能态密度逐渐增大，但是在高能端图（a）的谱线是陡然下降的，图（b）则是逐渐下降，这说明，图（b）的谱线逐渐下降还是反映了电子填充到能带顶部，能态密度逐渐下降为0，能带是被电子填满的，所以图（b）是非导体的能态密度。 试给出导体、半导体和绝缘体的能带理论解释。 答：A:满带电子对导电贡献，因为能带中每个电子对电流的贡献为-ev(k).由于能带E（k）函数的对称性，E(k)= E(-k),及V（k）=-V（-k）。在无外场作用下，波矢为-k的状态和波矢为k状态中的电子的速度的大小相等、方向相反，且在热平衡条件下，电子占据这两种状态的几率是一样。故对电流的作用相互抵消。在有外场作用的条件下，所有状态的电子都以相同的速度沿着电场反方向运动。但在满态的情形中，电子的运动不改变布里渊区中电子的分布，所以满态中的电子不产生宏观电流。B：导带中电子对导电的贡献，在无外场条件下，虽然只有部分状态被电子填充，但是波矢为k的状态与波矢为-k的状态中电子的速度大小相等，方向相反，且在热平衡状态下，电子占据k、-k两个状态的几率相等。故对电流的贡献相互抵消，即没有电流。在有外场的条件下，到带着部分状态被电子填充，外加电场的作用使布里渊区的状态分布发生变化，所有状态的电子以相同的速度沿电场的反方向运动。由于能带不是满带，你电场方向上运动的电子较多，因此产生电流。 绝缘体 —— 原子中的电子是满壳层分布的，价电子刚好填满了许可的能带，形成满带，导带和价带之间存在一个很宽的禁带，在一般情况下，价带之上的能带没有电子，所以在电场的作用下没有电流产生。 导体 —— 在一系列能带中除了电子填充满的能带（满带）以外，还有只是部分被电子填充的能带，后者起着导电作用。 半导体（Si：14、Ge：32） —— 从能带结构来看与绝缘体的相似，但半导体禁带宽度较绝缘体的窄，约为 以下。所以依靠热激发即可以将满带中的电子激发到导带中，因而具有导电能力，或者通过掺杂使导带填充少量电子或使价带缺少少量电子而形成导电能力。 布洛赫定理及其物理意义 答：当势场具有晶格周期性时，V(r) = V(r+Rn) ,其中Rn为晶格矢量 波动方程的解有如下的性质 Ｑ（r+Rn）= eikRn Ｑ(r) ,其中k为矢量，即当平移晶格矢量Rn时，波函数只增加一位相因子eikRn .物理意义：在周期势场的作用下，电子波函数不再是自由电子时的平面波，而是受到周期调幅的平面波。 布洛赫函数：Ｑ(r) = eikRn U(r) 其中U（r）=U(r+Rn) 即是以Rn为周期的函数。 费米面 答：在绝