材料物理化学思考题-GZ版.doc

第一章.1材料物理-材料的电学性能 何谓能带结构？满带，导带，价带，空带和禁带 能带结构 满带：能带中各能级都被电子填满。 导带：被电子部分填充的能带及空带（一般与价带相邻）。 价带：价电子能级分裂后形成的能带。一般情况下，价带是被电子所填充的能量最高的能带。 空带：所有能级均未被电子填充的能带。 禁带：在能带之间的能量间隙区，电子不能填充。 简述绝缘体、半导体与导体的能带结构差异及对其导电性的影响； 导体： 　　绝缘体： 半导体： n型 p型 3.简述造成半导体材料与金属材料在电导温度函数上的差别原因； 半导体的导电特性：热敏性温度愈高， 载流子的数目愈多导电能力显著增强 金属电导温度函数:D称为德拜温度或特征温度。因此金属的电阻在不同的温度区域内表现出不同幂次（升幂）的温度函数关系。 4.简述导电高分子的类型及导电机理上的差异 按照材料的结构与组成，导电高分子分为两类：一类是复合型导电聚合物，另一类是结构型（本征型）导电聚合物。 复合型导电聚合物是在本身不具备导电性的聚合物材料中掺混入大量导电物质，聚合物材料本身只充当了粘合剂的角色。导电性是通过混合在其中的导电性的物质如炭黑、金属粉末等获得的。 结构型导电聚合物本身具有“固有”的导电性，由聚合物结构提供导电载流子（包括电子、离子或空穴）。四类聚合物具有导电性：聚合物电解质、共轭体系聚合物、电荷转移络合物和金属有机螯合物。其中除聚合物电解质是以离子传导为主外，其余三类聚合物都是以电子传导为主的。材料物理-材料的光学性能 简述光的衍射与干涉的差异及其对光谱分辨率的影响条件不同。 ①频率相同； ②振动方向相同；③相位差恒定光源，在同一介质中相遇。 障碍物或孔的线度与光波波长可以比拟的情况。干涉条纹与衍射条纹以狭缝为例，干涉条纹是相互平行、等距（宽度相同）的；而衍射条纹是平行不等距的，中间最宽，两边条纹宽度逐渐变窄。 2.何谓全息技术？ 全息技术第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程简述在通讯领域光子技术相比电子技术的优缺点 (1)器件响应和系统处理速度快。 　　(2)传输容量大。 (3)存储密度大。 4.何谓非线性光学？ 材料物理-材料的光电性能 简述光电效应及其影响因素。　外光电效应受光照而激发的电子，逸出物质表面形成光电子流受光照而激发的电子在物质内部参与导电。 影响因素：（１）只有光的频率ν≥ν0时，电子才会逸出； 　（２）光电子最大初动能和光频率ν成线性关系。当初动能为零时，可得到红限频率； 　（３）逸出光电子的多少取决于光强Ｉ。光强大，光子数多，释放的光电子也多； 　（４）电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以无须时间的累积过程，滞后时间不超过10–9秒。 2.简述半导体的光吸收过程及其吸收特征 吸收过程：当射到半导体上的光子能量等于或者大于半导体禁带宽度，就会引起本征光吸收。价带中的电子在光激发下跃迁到导带，并引起半导体电导率的变化或ＰＮ结空间电势的变化。 价带顶附近到导带底附近的跃迁，即所谓本征吸收。根据半导体能带的不同又可分为直接跃迁和伴随声子吸收或发射的间接跃迁吸收两类。 半导体晶体与光子相互作用，可吸收光子而产生声子，这种现象称为晶格吸收。 除了本征光吸收带间跃迁和杂质光吸收跃迁以外，在半导体中还会发生自由载流子光吸收带内跃迁等。 吸收特征：半导体材料的吸收作用随波长减小而迅速增强，即吸收系数随波长减小而变大。当波长很短时，材料的吸收系数很大，光在半导体材料表层即被吸收殆尽光电转换效率在波长很短时大大下降。（3）何谓电致发光效应？解释半导体发光二极管的工作原理。 固体发光材料在电场激发下产生的发光现象称为电致发光。电致发光是将电能直接转换成光能的过程。　发光二极管注入式电致发光：直接由装在晶体上的电极注入电子和空穴，当电子与空穴在晶体内再复合时，以光的形式释放出多余的能量。　本征型电致发光：电极注入的电子在外加强电场的作用下在晶体内部加速，碰接发光中心并使其激发或离化，电子在回复到基态时辐射发光。（4）简述光热效应和光子效应的区别现代物理化学的研究方法 （1）多普勒效应对光谱分辨率的影响及解决方法 多普勒效应当波在某一确定的介质中传播时，它的波长λ与它的周期成正比（与频率成反比）。当光源向你快速运动时，光的频率也会增加，表现为光的颜色向蓝光方向偏移（因为在可见光里，蓝光的频率高），即光谱出现蓝移；而当光源快速离你而去时，光的频率会减小，表现为光的颜色会向红光方向偏移（因为在可见光里，红光的频率低），即光谱出现红移。 　高分辨激光光谱技术可以消除了原子热运动的多普勒频移影响 （2）从原理上比较STM、AFM和近场光学显微镜的优缺点； 扫描隧道显微镜它是用一个极细的针尖去接近样品