固体物理小结.doc

1.简单立方（sc）配位数6，惯用元胞包含格点数1惯用元胞包含格原子数1，2面心立方（fcc）配位数12，惯用元胞包含格点数4，用元胞包含格原子数4，3.体心立方（bcc)配位数8，惯用元胞包含格点数2，用元胞包含格原子数 2，4金刚石结构惯用元胞包含格点数4，元内原子数2（种元素）惯用元胞包含原子数8，配位数4，5闪锌矿结构（立方硫化锌结构）B格子是fcc，惯用元胞包含格点数4惯用元胞包含原子数8 配位数4，6. 氯化铯（CsCl)结构B格子是sc，惯用元胞包含格点数1用元胞包含原子数2配位数8，7 NaCl结构 B格子是fcc，惯用元胞包含格点数4惯用元胞包含原子数8配位数6，8 六方密排结构（hcp) 基元内原子数2，惯用元胞体积2*3，配位数12。晶体的电阻来源于广义缺陷与Bloch电子的作用，即声子、杂质、缺陷、边界对载流子的散射，非简谐效应：在晶格振动势能中考虑了2以上高次项的影响，此时势能曲线能是非对称的，因此原子振动时会产生热膨胀与热传导。从能带理论的角度简述绝缘体，半导体，导体的导电或绝缘机制 答：在金属能带中，价带与导带迭合，价带中存在空能级或者价带全满但导带中有电子，故电子易迁移进入较高能量状态的空能级中，金属具有优异的导电性在绝缘体的能带中，其价带全部填满，而导带全部为空能级，在价带与导带之间存在很宽的禁带（3.0eV），因而电子难以由价带跃迁到导带中，绝缘体的导电性很差半导体的能带结构与绝缘体相似，但其禁带较窄(3.0eV),因而在外电场激发下(如热激发),电子可由价带跃进导带中而导电,如果在禁带中靠近导带(或价带)的位置引入附加能级(施主或受主)将显著提高半导体的导电性.经典的自由电子理论的要点,用其解释金属的电性能 答:要点:金属晶体就是靠自由价电子和金属离子所形成的点阵间的相互作用而结合在一起的,这种相互作用称为金属键.金属中存在大量可自由运动的电子,其行为类似理想气体电子气体除与离子实碰撞瞬间外,其他时间可认为是自由的电子电子之间的相互碰撞(作用)忽略不计电子气体通过与离子实的碰撞而达到热平衡,电子运动速度分布服从MB经典分布.在金属中的自由价电子的数目是较多的且基本上不随温度而变,所以当温度升高的时候,金属电导率的变化主要取决去电子运动的速度.因为晶格中的原子和离子不是静止的,它们在晶格的格点上作一定的振动,且随温度升高这种振动会加剧,证实这种振动对电子的流动起着阻碍作用,温度升高,阻碍作用加大,电子迁移率下降,电导率自然也下降了长光学支格波与长声学支格波本质上有何差异? 答:长光学支格波的特征是每个元胞内的不同原子做相对振动,振动频率较高,它包含了晶格振动频率最高的振动模式,长声学支格波的特征是元胞内的不同原子没有相对位移,元胞做整体运动,振动频率较低,它包含了晶格振动频率最低的振动模式,波速是一常数,任何晶体都存在声学支格波,但简单晶格(非复式格子)晶体不存在光学支格波从导电率的角度简述绝缘体,半导体,导体的导电或绝缘机制 答:从电导率角度讲,由于金属的可自由移动电子较多,所以电导率很大,并且电导率随着温度的升高而降低.从电导率角度讲,由于绝缘体的可自由移动电子很少,所以电导率很小,并且电导率随着温度的升高而升高. 简述离子晶体中缺陷对电导率有何影响? 答:由于离子晶体是正负离子在库仑力的作用下结合而成的,因而使离子晶体中点缺陷带有一定的电荷,这就引起离子晶体的点缺陷具有一般点缺陷没有的特性,理想的离子晶体是典型的绝缘体,满价带与空带之间有很宽的禁带,热激发几乎不可能把电子由满价带激发到空带上去,但实际上离子晶体都有一定的导电性,其电阻明显地依赖于温度和晶体的纯度.因为温度升高和掺杂都可能在晶体中产生缺陷,所以可以断定离子晶体的导电性与缺陷有关.从能带理论可以这样理解离子晶体的导电性:离子晶体中带点的点缺陷可以是束缚电子或空穴,形成一种不同于布洛赫的局域态.这种局域态的能级处于满带和空带的能隙中,且离空带的带地或者满带的带顶较近,从而可能通过热激发向空带提供电子或接受满带电子,使离子晶体表现出类似于半导体的导电特性. 为什么组成晶体的粒子（分子，原子或离子）间的互作用力除吸引力还要排斥力？排斥力的来源是什么？ 答：电子云重叠泡利不相容原理 排斥力的来源：相邻的原子靠的很近，以至于它们内层闭合壳层的电子云发生重叠时，相邻的原子间使产生巨大排斥力，也就是说，原子间的排斥作用来自相邻原子内层闭合壳层电子云的重叠。局域态：具有严格周期性格点排列的晶体，电子运动是公有化的，其Bloch波函数扩展在整个晶体中，这种态被称为扩展态。如果存在随机的无序杂质，晶格的周期性被破坏，此时电子波函数不再扩展在整个晶体中，而是局域在杂质周围，在空间中按指数形式衰减，这种态称为局域态。本征半导体的能带与绝缘体的能带有何异同？ 答：在低温下，本征半导体的能带与绝缘体的能带结构相同，但本征半导体的禁带较窄，禁带宽度通常小于2eV，由于禁带窄，本征半导体禁带下满带项的电子可以借助热激发，跃迁到禁带上面空带的底部，使得满带不满，空带不空，二者都对导电有贡献。为什么形成一个肖特基缺陷所需能量比形成一个弗伦克尔缺陷所需能量低？ 答：形成一个肖特基缺陷时，晶体内留下一个空位，晶体表面多一个原子，因此形成一个肖特基缺陷所需的能量，可以看成晶体表面一个原子与其他原子的相互作用能，和晶体内部一个原子与其他原子的相互作用能的差值，形成一个弗伦克尔缺陷是，晶体内留下一个空位，多一个填隙原子，因此形成一个弗伦克尔缺陷所需的能量，可以看成晶体内部一个填隙原子与其他原子的相互作用能，和晶体内部一个原子与其他原子相互作用能的差值，填隙原子与相邻原子的距离非常小，它与其他原子的排斥力的相互作用能是负值，所以填隙原子与其它原子相互作用能的绝对值，比晶体表面一个原子与其他原子 相互作用能的绝对值要小，也就是说形成一个肖特基缺陷所需能量比形成一个弗伦克尔所需能量要低。为什么金属具有延展性而原子晶体和离子晶体却没有延展性？ 答：正离子间可流动的“电子海”，对原子移动时克服势垒起到“调剂”作用。因此，原子间（主要是密置层间）比较容易相对位移，从而使金属有较好的延展性和可塑性。原子晶体具有方向性和饱和性;离子晶体间相对位移出现同号相邻现象，产生斥力设晶体只有弗伦克尔缺陷，填隙原子的振动频率，空位附近原子的振动频率与无缺陷时原子的振动频率有什么异同？ 答：正常格点的原子脱离晶格位置变成填隙原子，同时原格点成为空位，这种产生一个填隙原子将伴随产生一个空位的缺陷称为弗伦克尔缺陷，填隙原子与相邻原子的距离要比正常格点原子间的距离小，填隙原子与相邻原子的力系数要比正常格点原子间的力系数大，因为原子的振动频率与原子间力系数的开根数成正比，所以填隙原子的振动频率比正常格点原子的振动频率要高，空位附近原子与空位另一边原子的距离比正常格点原子间的距离大得多，它们之间的力系数比正常格点原子间的力系数小得多，所以空位附近原子的振动频率比正常格点原子的振动频率要低。试从金属键的结合特性说明，何以多数金属形成密集结构？ 答：金属结合中，受到最小能量原理的约束，要求原子实与共有电子电子云间的库伦能要尽可能的低（绝对值尽可能的大）原子实越紧凑，原子实与共有电子电子云靠的就越紧密，库伦能就越低，所以，许多金属的结构为密积结构。在讨论晶体的结合时，有时说，由于电子云的交叠使互作