[理学]固体物理计算题.ppt

第一章 晶体结构 通过本章学习重点内容： 晶体结构中的一些常用术语 晶格类型 几种晶体结构 §1-2 常见的晶体结构及其原胞、晶胞 简单晶体的简单立方(simple cubic, sc)，例如氧、硫固体 简单立方 其特点有: 三个基矢互相垂直（ ）, 重复间距相等, 为a, 亦称晶格常数； 其晶胞=原胞; 体积= ; 配位数(第一近邻数) =6。 简单晶体的体心立方 ( body-centered cubic bcc ) ， 例如，Li，K 体心立方 其特点有： 晶胞基矢 , 并且 其原胞基矢由从一顶点指向另外三个体心点的矢量构成: 其体积为 ; 配位数=8。 面心立方 ( face-centered cubic; fcc ) , 例如，Cu等 。 面心立方 晶胞基矢 ，并且 每面中心有一格点, 其原胞基矢由从一顶点指向另外三个面心点的矢量构成: 其体积= ; 配位数=12。 找出在单胞轴a，b，c上，以点阵常数量度的截距，这些轴可以是初基的或是非初基的。 取这些截距的倒数，然后划成与之具有同样比率的三个整数，一般是化成三个最小的整数。将结果括在括号里(hkl)。 Plane perpendicular to y cuts at ?, 1, ? ? (0 1 0) plane 第二章 晶体的结合 负电性。 四种结合—离子键、共价键、金属键、 范德瓦尔斯键、（氢键） 每种结合的特点 第三章 晶格振动与晶体的热学特性 一维晶格振动格波 一维晶格振动格波 考虑第n个粒子的受力情况, 它只受最近邻粒子的相互作用, 即分别受到来自第n-1个粒子及第n+1个粒子的弹性力: 合力: 一维晶格振动格波 在列出(3-1)式时已假设晶格中足够长, 忽略边界, 故以试探解（行波） 代入(3-1)式, 利用 ，和 ，有: ，即： 一维晶格振动格波 由此看出, 格波的波速一般是波长的函数。(3-2)式代表一维布喇菲格子的色散关系. 它正是我们所寻求的结果。如图示: 一维晶格振动格波 一维双原子晶格 在光学支与声学支之间存在一间隙, 即晶格不能传播这样的波, 因此, 双原子晶格起到带通机械滤波器的作用。 一维双原子晶格 晶格振动的量子化、声子 声子与光子非常相类，不同的是: 声子具有纵向振动模。可以证明, 与光子一样, 声子服从玻色统计分布, 为玻色子。它既可以产生, 也可以消灭。 晶格振动能量是量子化的: 晶格振动的量子化、声子 晶格热容的量子理论模型 第五章 金属电子论 （1）费米统计； （2）金属自由电子费米气的模型和基态性质； （3）金属费米面； （4）金属中电子的热容； —— 一般温度下，晶格振动的热容量比电子的热容量大得多 低温范围下 —— 不能忽略电子的热容量 —— 在温度较高下，晶格振动的热容量是主要的 —— 热容量基本是一个常数 4.金属的费米面 费米面：K空间中能量值为常量 的曲面 （1）绝对零度下，费米面将填充能级和未填充能级分隔开； （2）费米面形状基本上不随温度变化； （3）金属的物理性质由费米面的形状确定； 第六章 半导体电子论 导体、半导体、绝缘体模型 The silicon crystal Holes are equivalent to heavy positively-charged electrons 掺杂、n型，p型半导体 平衡条件下，载流子按能级分布的规律为 EA EC EV EF p-type Si (1)当E=EF时，电子和空穴的占据几率为l／2； (2)当E-EF0，且E一EFKBT时，简并化分布(受泡里原理限制)； (3)当E一EFO，且E一EFKsT时，非简并化分布； (4)当E在EF上、下附近KBT以内时，无论是电子还是空穴都只能是简并化分布。 Pn结的形成 The principle working of a pn-junction + - electrons holes No Voltage P-doped N-doped + - + - electrons holes Forward bias current - + + - electrons holes Reverse bias “no” current Circuit symbol: 单向导电性 低温 高温 热容