西南科技大學(xué)固體物理期末考試試卷

1、*密*參考答案及評(píng)分細(xì)則西南科技大學(xué)200 200學(xué)年第1學(xué)期固體物理期末考試試卷（ A卷）課程代碼113191260命題單位材料學(xué)院：材料物理教研室一、名詞解釋（每小題2分，共10分）.單晶-整塊晶體內(nèi)原子排列的規(guī)律完全一致的晶體稱為單晶體。.肖特基缺陷一晶體內(nèi)格點(diǎn)原子擴(kuò)散到表面，體內(nèi)留下空位。.簡(jiǎn)諧近似：晶體中粒子相互作用勢(shì)能泰勒展開(kāi)式中只取到二階項(xiàng)的近似.色散關(guān)系：品格振動(dòng)中和q之間的關(guān)系。.能態(tài)密度：給定體積的晶體，單位能量間隔內(nèi)所包含的電子狀態(tài)數(shù)。二、單項(xiàng)選擇題（每小題2分，共20分） 1. B ; 2. D; 3. A; 4. B; 5.B; 6. A; 7.C; 8.D; 9.A

2、 ; 10.D三.填空（每空1分，共10分）.聲學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)。.飽和性、方向性。.（4d/石），3e 3/2d3, 06d/3。.能量守恒、準(zhǔn)動(dòng)量守恒。四、判斷對(duì)錯(cuò)（每小題2分，共10分）x ； 2. V; 3.X； 4. X； 5.x五、簡(jiǎn)述及問(wèn)答題（每小題6分，共30分）.試述晶態(tài)、非晶態(tài)、準(zhǔn)晶、多晶和單晶的結(jié)構(gòu)特征答：晶態(tài)固體材料中的原子有規(guī)律的周期性排列，或稱為長(zhǎng)程有序（1分）非晶態(tài)固體材料中的原子不是長(zhǎng)程有序地排列，但在幾個(gè)原子的范圍內(nèi)保持著有第1頁(yè)共5頁(yè)*密*參考答案及評(píng)分細(xì)則西南科技大學(xué)200 200學(xué)年第1學(xué)期固體物理期末考試試卷（A卷）序性，或稱為短程有序（1分）。準(zhǔn)晶態(tài)是

3、介于晶態(tài)和非晶態(tài)之間的固體材料，其特點(diǎn)是原子有序排列，但不具有平移周期性（1.5分）。另外，晶體又分為單晶體和多晶體：整塊晶體內(nèi)原子排列的規(guī)律完全一致的晶體稱為單晶體（1分）；而多晶體則是由許多取向不同的單晶體顆粒無(wú)規(guī)則堆積 而成的（1.5分）。.棱（刃）位錯(cuò)和 螺位錯(cuò)分別與位錯(cuò)線的關(guān)系如何？答：棱（刃）位錯(cuò)：滑移方向垂直位錯(cuò)線（3分）。螺位錯(cuò)：滑移方向平行位錯(cuò)線（3分）。.晶體中聲子數(shù)目是否守恒？答：頻率為叫i的格波的（平均）聲子數(shù)為,、1n（ i ） h i）/（kBT） 1（4 刀）即每一個(gè)格波的聲子數(shù)都與溫度有關(guān)， 因此，晶體中聲子數(shù)目不守恒（1分）, 它隨溫度的改變而改變（1分）。.

4、當(dāng)2塊金屬接觸時(shí)，為什么會(huì)產(chǎn)生接觸電勢(shì)差？解：由于2塊金屬中的電子氣系統(tǒng)的費(fèi)米能級(jí)高低不同（3分）而使熱電子發(fā)射的逸出功不同（3分），所以這2塊金屬接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生接觸電勢(shì)差。.試述導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體能帶結(jié)構(gòu)的基本特征。解：在導(dǎo)體中，除去完全充滿的一系列能帶外，還有只是部分地被電子填充的能帶，（2分）后者可以起導(dǎo)電作用，稱為導(dǎo)帶。在半導(dǎo)體中，電子恰好填滿了最低的一系列能帶，最高滿帶和最低空帶之間第2頁(yè)共5頁(yè)*密*參考答案及評(píng)分細(xì)則西南科技大學(xué)200 200學(xué)年第1學(xué)期固體物理期末考試試卷（ A卷）的能隙間隔在2eV以下（2分），由于存在一定的雜質(zhì)，或由于熱激發(fā)使導(dǎo)帶中存 有少數(shù)電子，或滿帶中缺

5、了少數(shù)電子，從而導(dǎo)致一定的導(dǎo)電性。在絕緣體中，電子恰好填滿了最低的一系列能帶，再高的各帶全部都是空的, 能帶帶隙寬度在10eV以上（2分），由于滿帶不產(chǎn)生電流，所以盡管存在很多電子, 并不導(dǎo)電。六、計(jì)算及證明題（每小題10分，共20分）.求出長(zhǎng)為L(zhǎng)的一維金屬中自由電子的能態(tài)密度？解答一維情況下自由電子的色散關(guān)系為：2. 2（2分）h k（2分）2m由此得:dE hdkm2h2dE hdkm2h2m1/2E1/2dk（2分）則： TOC o 1-5 h z 21/2h km1/2dk dk E dE（0.5分） HYPERLINK l bookmark29 o Current Document

6、m2h對(duì)應(yīng)同一個(gè)dE,在土 K方向各有一個(gè)dE,因此K空間中E與E十dE之間的K 區(qū)間為:第3頁(yè)共5頁(yè)*密*參考答案及評(píng)分細(xì)則西南科技大學(xué)200 200學(xué)年第1學(xué)期固體物理期末考試試卷( A卷)1/22m 1/2 , d 2dk E dE（0.5分） h在該范圍內(nèi)的狀態(tài)數(shù)為:1/2 TOC o 1-5 h z LL 2m1/2 .dz d E dE（2 分） h其中L是品格長(zhǎng)度。于是，態(tài)密度,-1/2dZL 2m 1/2NE *（2 分）TTE （1 分） HYPERLINK l bookmark62 o Current Document dEh2.已知一維晶體的電子能帶可寫成:E（k） 二（

7、7 coska 1cos2ka） ma 880式中a是晶格常數(shù)。試求(1)能帶的寬度；(2)電子在波矢k的狀態(tài)時(shí)的速度；(3)能帶底部和頂部電子的有效質(zhì)量。解：(1)在能帶底k 0處，電子能量為E(0) 0(1 分)在能帶頂k處，電子能量為2 2（1分）2 （1分）第4頁(yè)共5頁(yè)*密*參考答案及評(píng)分細(xì)則西南科技大學(xué)200 200學(xué)年第1學(xué)期固體物理期末考試試卷( A卷)故能帶寬度為E E（-） E（0） Ja ma （1 分）(2)故能帶寬度為E E（-） E（0） Ja ma （1 分）(2)電子在波矢k的狀態(tài)時(shí)的速度為v（k）1dEh dk（2分）ma-1 .（sin ka sin 2ka）ma-1 .（sin ka sin 2ka）（1 分）(3)電子的