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1、L晶体的结合能，晶体的内能，原子间的互相作用势能有什么区别？筌：自由粒子结合成晶体过程中释放出的能量，或者把晶体拆散成一个个自由粒子所需要的能量称为晶体的结合能。原子的动能与原子间的互相作用势能之和称为晶体的内能。在 0 K时，原子有零点振动能.但原子的零点振动与原子间的互相作用势能的绝对值相比小得多。所以，在 0 K 时原子间的互相作用势能的绝对值近似等于晶体的结合能。2 .简述线缺陷的类型和区别，并说明理论上临界切应力比实验值大34个数量级的因素？(1)刃位错，螺位错螺位错线与滑移方向平行，刃位错线与滑移方向垂直。3 .试述导体，半导体和绝缘体能带结构的基本特性？以及在外电场下，为什么他们
2、的导电特性会有不同？餐：导体：两种情况：第一，价带未填满而成为导带；第二，价带虽己填满，但禁带宽度为零，满带与导带部分重叠。除 去 完 全 充 满 的 一 系 列 能 带 外，尚有只是部分地被电子填 充 的 能 带，后者可以起导电作用，称为导带。半导体：价带已填满，禁带宽度较小，满带中的电子在不很强的外界影响下即可进入空带，参与导电，同时满带中留下的空穴也可参与导电。绝缘体：价带已被电子填满，成为满带，在满带和空带之间的禁带宽度很大，满带中很少有电子能被激发到空带中去，在外电场作用下，参与导电的电子很少。4 .金属自由电子论在空间的等能面和费米面是何形状？费米能量与哪些因素有关？在低温下比热容
3、比经典理论给出的结果小得多，为什么？筌：(1)都是球形(2)与电子密度和温度有关(3)由于在低温时，大多数电子的能量远低于费米能级，由于受泡利原理的限制基本上不能参与热激发，而只有在费米面附近的电子才干被激发从而对比热容有奉献。&晶体结构是如何区分B r av ais 格子和复式格子的？筌：当基元只含一个原子时，每个原子的周边情况完全相同，格点就代表原子，这种晶体结构就称为简朴格子或布拉菲格子；当基元包含2个或2个以上的原子时，各基元中相应的原子组成与格点相同的网络，这些格子互相错开一定距离套构在一起，这种晶体结构叫做复式格子。共价结合为什么有“饱和性”和“方向性”？筌：要形成稳定的共价键，必
4、须尽也许使电子云重叠限度大一些，在成键时，要尽也许沿着电子云密度最大的方向发生重叠，形成稳定的共价键,因此共价键具有方向性。元素的原子行程共价键时，当一个原子的所有未成对电子和另一些原子中自旋方向相反的未成对电子配对成键后，就不再跟其他原子的未成对电子配对成键。因此，共价键具有饱和性。Z 简要说明简谐近似下晶体不会发生热膨胀的物理因素；势能的非简谐项起了哪些作用？筌:由于在简谐近似下，原子间互相作用能在平衡位置附近是对称的，随着温度升高，原子的总能量增高，但原子间的距离的平均值不会增大，因此，简谐近似不能解释热膨胀现象。势能的非简谐项在晶体的热传导和热膨胀中起了至关重要的作用。&一个物体或体系
5、的对称性高低如何判断？有何物理意义？筌:对于一个物体或体系，我们一方面必须对其通过测角和投影以后，才可对它的对称规律,进行分析研究。假如一个物体或体系具有的对称操作元素越多，则其对称性越高；反之，具有的对称操作元素越少，则其对称性越低。2.什么叫声子？特性？筌:声子就是晶格振动中的简谐振子的能量量子，它是一种玻色子1声子不携带物理动量 2.等价性西.周期性边界条件的物理含义是什么？引入这个条件后导致什么结果？假如晶体是无限大，q 的取值将会如何？L 写出倒格子定义及其与正格子的关系解：（1）把倒格基矢平移形成的格子叫倒格子(2其中bb2 b3是 倒 格 矢 是 正 格 矢，。是晶格原胞体积倒格
6、子与正格子一一对应，正格原胞体积与侄格原胞体积之积为2万 丫正格子与倒格子互为对方的倒格子区已知某晶体与相邻两原子间的互相作用势能可表达为u(r)=+1(1)求出平衡时，两原子间的距离(2)平衡时的结合能解：(1)平衡时，规定晶体的互作用势能取最小值d u(r),_ m A n B mA _ n B n.m _ nB-j r。一 一 铲 一 铲一铲“：.平衡间距为r(2)假设晶体是由N个原子构成，并且只考虑相邻原子之间的互相作用，平衡时晶体的 结 合 能 为*g M l。).单个原子结合能为皿=与=(0)=-2|1-巴N 2 2r(n n&考虑每格点具有一个质量为m的原子的二维平衡晶格，仅计及
7、最近邻原子之间的互相作用，力常数为6,设声子色散关系曲线为(1)在长波极限下(q-0),求声子态密度D (w),即单位频率间隔中的点阵震动的 数(2)在高温频率下(k,Th y),求二维原子晶体总能量解：S n w2夜2万(2)无生 已知一维晶体的电子能带可写成:ma(7 1、c o sk c i-c o s2 k.a,式中a是晶格常数。试求:(8 8 J(1)能带的宽度（2）电子在波矢k的状态时的速度（3）能带底部和顶部电子的有效质量_：（1）,d（k）方2 .,方 2由-=s in ka-s in 2k a=0dk ma 4ma得 k =0,-a当k =0时，Emin=当k=2时，Em a
8、 xa*AF=F-F AU d ia x min（2）由/=L V k E（k）M：hl dE（k）_ h/v h dk m a力2由叱-得d Eek-kp*力2m=d2Ek=a L -a-k-2 Jk=*_方2m d2Ek=0 u -尹 一=E（0）=0/乃）_ 2方2 a J m a22%m a2s in k a -s in 2k a|、4）：0,a)2.监与恳设后 则 有 由 修由色散曲线关系可知出y区间对应的两个同样划、的波矢区间向，乌0 77区 间对应七I个振动模式a a则单位波矢区间对应上个震动模式其中L是晶体长度do范 围 包 括 翌=型 个 振 动 模 式2TI 27r 7i模
9、式密度：。（昉，半=三,频率为力的热振动能:增一71 do）7tV 整个晶体热振动能:=*D(co)-d(o=*dot e -即-1V2A在高温时,x-0,/n,:.CV(7LgT hcohnV k0TN NL，.二 Cy=kqN岂已知一维金属晶体共具有N个电子，晶体的长度为L,设：T=O K 试求:（1）电子的状态密度（2）电子的费米能级（3）晶体电子的平均能量解：由 注+纥?七=0得：甲=A龄 加dx h,/（x）=（x+L）,.左=-2-7m-,/z=0,l,2,.L,Ak 2令 包?E=（2成了得：石=1 七=二攵以=力库或得：dk二h 2m m V md电子态数dZ=g4 E）dE=
10、2g（k）dk=dk=.-dE=A/-7 T 7 T Ti2E h V二能态密度为：g（E）=与楞（L（E（E?）当 T=OK0寸，/（七）=，式中的郡为0K时的费米能级，（）.（阊-=上 加）g（亚 七=f0F 7悟E J L学国.=（耳32 m lzJ 由 已 知 得 温=5 E f（E）g（E）dE=在dE=若由（2）结 果 得/=年/V22m dEE艮叮=0K电子填充的最高能级应邮N h、1）幺应用德拜模型，计 算（一）二（三）维情况下晶格振动的状态密度、德拜频率、德拜温度、零点能、平均晶格能、晶格比热容。解：（1）模式密度:A波矢空间波矢密度:|（二 维）波矢数目：2乃次维）,|振动
11、模式数目：4-dm-,2叫dq；（三 维）sc co-7 dco；,i 工 dco2 4 v2 2/v3p:4171 VSc C D2，T C V2万2 V32 7v3匕1一维有一支纵波：；二维有一支纵波一支横波；三维有一支纵波两支横波，速度相等(2)德拜频率:0D j i f 八 l)D 17 八 2C L I .T G f J V C C O .dco=N；dco=2N；rda)=3NQ 7T V r 7T V 力 2乃2 V37rNvV(3)zj _ h D德拜温度：UD 7 (4)KB14V(5)平均晶格能：E=I 4-p cop(co)dco0e力 叫T(6)a豆晶体比热容：cv=d
12、T高温时低温时G=Nk，B%/7x2ex-dxocTo(T3Cv=4NkB 丁 dx=2NkB OC T)o(e，-1)(小、3%/7 4%Cv=9NkB/J T 7 dx=3 N kB 0c To(e-旷1.反映晶体周期性的反复单元，有两种选取方法：在固体物理学中选取周期最小的反复单元称为原 胞,在晶体学中，由对称性选取最小的反复单元称为结晶学原胞2.源自聚集密度较大的品面，他们之间的距离较大，结合力较弱，因而容易分裂开，这样的晶面称为解理面3.晶体中可以独立存在的&种基本对称操作是1,2,3,4,6,i,m,24.属于立方晶系的晶胞中所包含的格点数目分别为：简立方L 个，体立方Z 个面心立
13、方生个5.晶体的结合类型分别是共价结合，离子结合，金属结合，分子结合，氢键结合,库伦吸引力是原子结合的动力，它是长程力，晶体原子间还存在排斥力，它是短程力,在平衡时，两者相等6.什么是声子：用独立能量的量子振子的振动来描述格波的独立模式,这就是声子，服从玻尔兹曼记录理论7.晶格振动热容理论中，爱因斯坦模型的基本假设是晶体中所有原子都以粗圆频率震动，德拜模型的基本假设是把格波看作弹性波来解决8.滑移矢量b 与位错线相平行的位错称为螺位错，相垂直的位错称为刃位错9.不允许电子存在的能量范围称为禁带，不被电子占据的能带称为空 带,能带中的能量状态均被电子占据的能带称为满带，电子未占满的能带称为导带1
14、0.晶格是由N 个格点组成，则一个能带有电个不同的波矢状态，能容纳电个电子11.体心立方惯用原胞体积是初级原胞的之倍；面心立方是生倍12.边长为L 的立方晶体中，电子波矢取值为卜=1 /,电子在k 空间的态密度为 鼻13.晶体中离子排列的最大特点是长程有序,非晶体原子排列的最大特点是短程直序14.半导体材料Si和 G e 单晶的晶体点阵类型为面心立方,倒易点阵类型为体心立方,每个原子最近邻原子数为415.在波矢空间，能量E=E,.的等能面成为费米面,对金属电导有奉献的只是费米能级附近的电子16.原子晶体是靠共价键结合的，共价键的两个特点是饱和性和方向性17.一个例子的周边最近邻的粒子数称为配位数，他用来描述晶体中粒子排列的紧密限度，晶体结构中最大的配位数为1218.价带中不被电子占据的空状态称为达，格点上的原子由于热涨落，脱离格点位置而进入格点间隙位置，产生弗伦克尔缺陷19.单位频率区间的格波振动模式数目称为模式密度,又称角频率的分布函数，单位能量间隔内两等能面间所包含的量子态数目称为能态密度