西南科技大学固体物理期末考试试卷.doc

*密*参考答案及评分细则西南科技大学200 200 学年第1学期固体物理期末考试试卷（A卷）课程代码113191260命题单位材料学院：材料物理教研室一、名词解释（每小题2分，共10分）1. 单晶-整块晶体内原子排列的规律完全一致的晶体称为单晶体。2. 肖特基缺陷晶体内格点原子扩散到表面，体内留下空位。3. 简谐近似：晶体中粒子相互作用势能泰勒展开式中只取到二阶项的近似。4. 色散关系：晶格振动中和q之间的关系。5. 能态密度：给定体积的晶体，单位能量间隔内所包含的电子状态数。二、单项选择题（每小题2分，共20分）1. B ；2. D；3. A；4. B；5.B；6. A； 7.C；8.D；9.A ；10.D三. 填空（每空1分，共10分）1. 声学、声学、光学。2. 饱和性、方向性。3. （）,，。4. 能量守恒、准动量守恒。四、判断对错（每小题2分，共10分）1. ；2. ；3.；4. ；5.五、简述及问答题（每小题6分，共30分）1. 试述晶态、非晶态、准晶、多晶和单晶的结构特征。 答：晶态固体材料中的原子有规律的周期性排列，或称为长程有序（1分）。非晶态固体材料中的原子不是长程有序地排列，但在几个原子的范围内保持着有序性，或称为短程有序（1分）。准晶态是介于晶态和非晶态之间的固体材料，其特点是原子有序排列，但不具有平移周期性（1.5分）。另外，晶体又分为单晶体和多晶体：整块晶体内原子排列的规律完全一致的晶体称为单晶体（1分）；而多晶体则是由许多取向不同的单晶体颗粒无规则堆积而成的（1.5分）。2. 棱(刃)位错和 螺位错分别与位错线的关系如何？答：棱(刃)位错：滑移方向垂直位错线（3分）。螺位错：滑移方向平行位错线（3分）。3. 晶体中声子数目是否守恒？答：频率为叫i的格波的(平均)声子数为 （4分） 即每一个格波的声子数都与温度有关，因此，晶体中声子数目不守恒（1分），它随温度的改变而改变（1分）。4. 当2块金属接触时，为什么会产生接触电势差？解：由于2块金属中的电子气系统的费米能级高低不同（3分）而使热电子发射的逸出功不同（3分），所以这2块金属接触时，会产生接触电势差。5. 试述导体、半导体和绝缘体能带结构的基本特征。解：在导体中，除去完全充满的一系列能带外，还有只是部分地被电子填充的能带，（2分）后者可以起导电作用，称为导带。在半导体中，电子恰好填满了最低的一系列能带，最高满带和最低空带之间的能隙间隔在2eV以下（2分），由于存在一定的杂质，或由于热激发使导带中存有少数电子，或满带中缺了少数电子，从而导致一定的导电性。在绝缘体中，电子恰好填满了最低的一系列能带，再高的各带全部都是空的，能带带隙宽度在10eV以上（2分），由于满带不产生电流，所以尽管存在很多电子，并不导电。六、计算及证明题（每小题10分，共20分）1. 求出长为L的一维金属中自由电子的能态密度？解 答一维情况下自由电子的色散关系为：（2分）由此得：（2分）则：（0.5分）对应同一个dE，在K方向各有一个dE，因此K空间中E与E十dE之间的K区间为：（0.5分）在该范围内的状态数为：（2分）其中L是晶格长度。于是，态密度（2分）（1分）2. 已知一维晶体的电子能带可写成：。式中是晶格常数。试求（1）能带的宽度；（2）电子在波矢的状态时的速度；（3）能带底部和顶部电子的有效质量。解：（1）在能带底处，电子能量为 （1分）在能带顶处，电子能量为 （1分）故能带宽度为（1分）（2）电子在波矢的状态时的速度为 （2分