四川固體物理期末復(fù)習(xí)提綱

四川固體物理期末復(fù)習(xí)提綱四川固體物理期末復(fù)習(xí)提綱四川固體物理期末復(fù)習(xí)提綱原子結(jié)構(gòu)的直接觀察,非理想晶體結(jié)構(gòu)非晶態(tài):無(wú)序堆積與聚合物22021/1/4原子結(jié)構(gòu)的直接觀察,非理想晶體結(jié)構(gòu)非晶態(tài):無(wú)序堆積與聚合物2021/1/42晶體對(duì)波的衍射常用的衍射技術(shù)：X射線衍射、電子衍射和中子衍射:2d=n,衍射條件的正空間表示散射波振幅傅立葉分析倒格子、給定晶格的倒格子方程:k=,衍射條件的倒空間表示2021/1/43布里淵區(qū)布里淵區(qū)的定義：a k??=(?)2,,的倒格子以及它們之間的關(guān)系基元的傅立葉分析:散射波振幅和晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系和的結(jié)構(gòu)因子原子散射因子2021/1/44倒格子的定義a1,a2,a3正空間的基矢b1,b2,b3倒空間的基矢b1=2(a2a3);b2=2(a3a1)b3=2(a1a2)性質(zhì)倒空間元胞的體積:=b1·(b2b3)=(2)3=123()=2/2021/1/45關(guān)鍵點(diǎn)布拉菲和非布拉菲晶格,初基和非初基元胞,威格納-賽茲元胞元胞體積V=a1·(a2a3)基元的平均格點(diǎn)數(shù),填充因子重要晶面、晶向的指數(shù)倒格子的性質(zhì)1D和2D倒格子的基矢關(guān)系的證明和正倒格子的關(guān)系2021/1/463晶體的結(jié)合晶體按結(jié)合力的分類離子晶體:離子鍵和離子晶體庫(kù)侖相互作用:勢(shì) U(r)=2[e2/40+n], =’±1特性：絕緣,高熔點(diǎn),高硬度，低膨脹性,透明典型結(jié)構(gòu):和2021/1/47晶體按結(jié)合力的分類共價(jià)晶體共價(jià)鍵:共用電子對(duì)雜化理論:,2,3共價(jià)鍵的特征：飽和性和方向性共價(jià)晶體的特征：低配位數(shù)，弱導(dǎo)電性，高硬度，高熔點(diǎn)2021/1/48晶體按結(jié)合力的分類惰性氣體晶體:分子晶體相互作用短程、弱相互作用,勢(shì)U(r)=4[()12-()6]=126密堆積、低熔點(diǎn)、透明2021/1/49晶體按結(jié)合力的分類金屬金屬鍵;共用價(jià)電子密堆積、高配位數(shù)、高延展性、金屬光澤氫鍵電子云分布不均勻的相互作用弱相互作用混合型晶體：石墨（共價(jià)、分子和金屬結(jié)合）2021/1/410晶體結(jié)合的一般結(jié)論互作用勢(shì)U(r)互作用力F=–U(r)/r平衡位子r0U(r)/0=0排斥項(xiàng)和吸引項(xiàng)u(r)=–+,>0,>0 穩(wěn)定條件:m>n 排斥項(xiàng)和吸引項(xiàng)2021/1/411重點(diǎn)不同類型的晶體的特征活用U(r),F=–U(r)/r,U(r)/0=02021/1/4124、5晶格振動(dòng)和晶體的熱學(xué)性質(zhì)單原子晶體的熱振動(dòng)晶體振動(dòng)的經(jīng)典描述色散關(guān)系: (q)=2()1/22:僅有一支波矢q的允許值:2 –2<l21布里淵區(qū)長(zhǎng)波極限(q)=()1/22021/1/413雙原子晶格的振動(dòng)聲學(xué)支和光學(xué)支:±聲學(xué)支和光學(xué)支的振動(dòng)特性由N個(gè)元胞每個(gè)元胞含有m個(gè)原子的n維晶體的振動(dòng)模式數(shù)、許可的波矢數(shù)、振動(dòng)支數(shù)振動(dòng)模式數(shù):,晶體的自由度數(shù).q的許可值數(shù):N,晶體的元胞數(shù).振動(dòng)的支數(shù):,元胞的自由度數(shù)聲學(xué)支n;光學(xué)支n(1)2021/1/414彈性波的量子化光子和晶格動(dòng)量彈性散射N過(guò)程:q12=q3,q31U過(guò)程:q12=q3’3,q31，倒逆過(guò)程

2021/1/415固體比熱：聲子的熱容分布函數(shù)=1/(e?1)態(tài)密度:殼層內(nèi)的波矢數(shù): (2)34q2杜隆-帕蒂定律:高溫極限愛(ài)因斯坦近似德拜定律非諧效應(yīng)：熱膨脹非諧效應(yīng)：熱導(dǎo)率2021/1/416重點(diǎn)振動(dòng)模式振動(dòng)模式，q，聲學(xué)支與光學(xué)支的數(shù)量三個(gè)重要的固體比熱模型,(正常過(guò)程和倒逆過(guò)程)的定義2021/1/4179、10固體缺陷晶體中的點(diǎn)缺陷肖脫基缺陷():晶格中的空位弗倫克爾缺陷():晶格中的空位與填隙原子雜質(zhì)原子（替位，填隙）擴(kuò)散機(jī)制空位機(jī)制、間隙機(jī)制，復(fù)合機(jī)制擴(kuò)散的描述:1和2定律2021/1/418色心:F心:負(fù)離子空位+俘獲的電子心:鹵素離子+陽(yáng)離子心:相鄰的鹵素離子空位對(duì)R心:三個(gè)相鄰的F心M心:兩個(gè)相鄰的F心面缺陷：小角晶界，堆垛層錯(cuò)2021/1/419晶體的切應(yīng)力c=2dG:切變模量滑移過(guò)程:滑移面和滑移向位錯(cuò)刃位錯(cuò)()螺位錯(cuò)()伯格斯矢量():b=u(r)2021/1/420位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)滑移:位錯(cuò)線在滑移面內(nèi)沿滑移向運(yùn)動(dòng)攀移:位錯(cuò)線垂直滑移面的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)密度:2位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)2021/1/421合金的強(qiáng)度控制合金強(qiáng)度的手段位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的釘扎位錯(cuò)和晶體生長(zhǎng)生長(zhǎng)臺(tái)階晶須2021/1/422重點(diǎn)兩種點(diǎn)缺陷的定義和特點(diǎn)、熱生缺陷典型的點(diǎn)缺陷色心及幾種典型的色心刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)位錯(cuò)的移動(dòng)2021/1/4236,金屬電子論基礎(chǔ)：自由電子氣模型德魯特模型：電子氣的理想氣體近似德魯特模型的結(jié)論:,,索末菲模型:弱周期場(chǎng)近似，金屬的情形無(wú)限深方勢(shì)井的解電子能量的表示:能級(jí)能態(tài)密度:D()=C1/2=322021/1/424費(fèi)米能級(jí)F:0時(shí)電子占有的最高能級(jí)費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)分布:費(fèi)米能級(jí)的計(jì)算F~費(fèi)米球、費(fèi)米面、費(fèi)米波矢、費(fèi)米溫度費(fèi)米能級(jí)與溫度的關(guān)系F~T0時(shí)的電子平均能量=3/5F0F:F0[1-(2/12)(F0)2]~F02021/1/425電子氣的比熱低溫時(shí)T的實(shí)驗(yàn)結(jié)論C==T+3T=m*外場(chǎng)作用下電子的運(yùn)動(dòng)=2;=2;=i;-1=1+1=,=-1魏德曼-弗蘭茲定律:/T=L2021/1/426接觸勢(shì)差和功函數(shù)功函數(shù)W=–F接觸勢(shì)差–=1(–)2021/1/427重點(diǎn)K空間能態(tài)密度的推導(dǎo)N(E)~ET=0時(shí)F的計(jì)算電子比熱與晶格比熱在低溫下的比較2021/1/428布洛赫定理布洛赫定理的表示與證明近自由電子近似:弱周期場(chǎng)近似緊束縛近似:軌道數(shù):每個(gè)能帶有N個(gè)電子能級(jí)1布里淵區(qū):k可獨(dú)立取值的區(qū)域7,能帶理論2021/1/429布洛赫電子的半經(jīng)典描述電子的平均速度：波包的概念外力作用下電子在許可態(tài)間的躍遷k=k0+