武汉理工大学考博固体物理总结终极版.docx

考博固体物理总结终极版——梅军鹏（答案整理的比较全面，但在作答时为了防止千篇一律，可把答案转为自己的话，切记，内部资料，不可传阅）简答1.简述布拉菲格子和复式格子，并解释金刚石结构为什么是复式格子？答：布拉菲格子：晶体由完全相同的原子组成，原子与晶格的格点相重合，而且每个格点周围的情况都一样。 复式格子：晶体由两种或两种以上的原子构成，而且每种原子都各自构成一种相同的布喇菲格子，这些布喇菲格子相互错开一段距离，相互套购而形成的格子称为复式格子。复式格子是由若干相同的布喇菲格子相互位移套购而成的。 金刚石结构的结晶学原胞是在一个面心立方原胞内还有四个原子，每个碳原子和周围四个原子共价，一个碳原子在正四面体的中心，另外四个同它共价的碳原子在正四面体的顶角上，中心的碳原子和顶角上每一个碳原子共有两个价电子，在正四面体中心的碳原子价键的取向，同顶角上的碳原子是不同的，若一个的价键指向左上方，则另一个的价键必指向右下方，由于价键的指向不同，这两种碳原子的周围情况不同。所以金刚是结构是复式格子。2.从能带理论和导电率的角度简述绝缘体、半导体、导体的导电和绝缘机制。答：（1）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；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。（2）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（3.0 eV），因而电子难以由价带跃迁到导带中，绝缘体的导电性很差；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。（3）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），电子可由价带跃迁进入导带中而导电。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。3.简述爱因斯坦模型在低温下与实验存在偏差的根源是什么？答：按照爱因斯坦温度的定义, 爱因斯坦模型的格波的频率大约为1013Hz, 属于光学支频率。但光学格波在低温时对热容的贡献非常小, 低温下对热容贡献大的主要是长声学格波。 也就是说爱因斯坦没考虑声学波对热容的贡献是爱因斯坦模型在低温下与实验存在偏差的根源. 4.假设某一晶体的晶格振动是严格简谐的，请问该晶体是否具有热膨胀效应，为什么？答：设2个原子中有1个固定在原点，而另一个原子平衡位置为a，δ为其离开平衡位置的距离，现将两原子的相互作用势能，对a展开，得到： 在简谐条件下，，得到图示抛物线，U(r)rAa由于原子围绕其平衡位置作对称的简谐振动，温度升高时只能使振动振幅增大，其平衡位置不变，故不会产生热膨胀。5.简述肖特基缺陷和弗伦克尔缺陷的特点？答：肖特基缺陷：晶体内部的原子迁移到晶体表面的正常格点上，同时产生一个空位和一个新的正常格点。（对于离子晶体正负离子空位成对出现）弗伦克尔缺陷：原子由正常格点跳到间隙位置，同时产生一个空位和一个填隙原子（空位与填隙原子成对产生）。对离子晶体而言，通常移动到间隙位置上的离子其半径都较小，多为阳离子。弗伦克尔缺陷和肖特基缺陷都是由于晶格振动（热运动）而产生的，称为热缺陷，且为本征缺陷（固有原子缺陷）。 ·6.能带的宽窄由什么因素来决定？它与晶体所包含的原胞总数N有无关系？答：晶体中的电子在周期势场中运动，不再属于某个原子，具有共有化运动的特征，这种共有化运动的结果，使无限晶体中（周期性势场影响下）电子的能量状态成为能带而不是分离的能级。能带的宽窄由晶体本身的性质决定，它直接反映了共有化运动的强弱。晶体结构决定了能带的宽窄与晶体所包含的原子数N无关，N增加，表明能带中共有化能级数目增加，这只增加能级密集的程度，而不增加能带的宽度。7.共价键为什么有饱和性和方向性？答：原子间通过/s?wd=%E5%85%B1%E7%94%A8%E7%94%B5%E5%AD%90%E5%AF%B9hl_tag=textlinktn=SE_hldp01350_v6v6zkg6共用电子对（/s?wd=%E7%94%B5%E5%AD%90%E4%BA%91hl_tag=textlinktn=SE_hldp01350_v6v6zkg6电子云重叠）所形成的/s?wd=%E5%8C%96%E5%AD%A6%E9%94%AEhl_tag=textlinktn=SE_hldp01350_v6v6zkg6化学键叫做共价键。要形成稳定的共价键，必须尽可能使电子云重叠程度大一些，我们知道，除了s电子以外，其它电子云都是有空间取向的，在成键时，要尽可能沿着电子云密度最大的方向发生重叠。例如H2O中，/s?wd=%E6%B0%A2%