材料物理性能期末复习重点-田莳

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1、1.微观粒子的波粒二象性在量子力学里,微观粒子在不同条件下分别表现出波动或粒子的性质。这种量子行为称为波_EJ粒二象性。“=¥P2.波函数及其物理意义微观粒子具有波动性，是一种具有统计规律的几率波，它决定电子在空间某处出现的几率，在t时刻，几率波应是空间位置（x,y,z,t）的函数。此函数称波函数。其模的平方代表粒子在该处出现的概率。血表示t时刻、（x、y、z）处、单位体积内发现粒子的几率。3.自由电子的能级密度能级密度即状态密度。dN为E到E+dE范围内总的状态数。代表单位能量范围内所能容纳的电子数。4.费米能级3.2.1费米分

2、布函数绝对温度T卜的物体内，电子达到热平衡状态时.一个能呆为E的独立母子态，被一个电子占据的儿率f（Q为：人伍卜一^耳一-T电了的费米分布函数11+宀K。为玻尔玆园常数，Ef为个类似J•积分帝•数的个待定常数•称为费米能级。它描述了直热平衡状态下.衣一个龙米粒子系统（如电子系统）屮屈于能lie的一个址了态被一个电r占据的概率u若EvEp,则f(E)=l：若E>Ep则F(E)=O。108TMk1T・WWG—席-T>OK:・若E=Ek,Wf(E)=l/2;04若E则f(E)>l/2;A)若E>E卜，则f(E)v"2;00102

3、E刖费米分布函此池度的关JR在0K吋，能量小于或等于费米能的能级全部被电子占满，能量大于费米能级的全部为空。故费米能是0K时金屈基态系统电子所占有的能级最咼的能量。5.晶体能带理论假定固体中原子核不动，并设想每个电子是在固定的原子核的势场及其他电子的平均势场屮运动，称单电子近似。用单电子近似法处理晶体中电子能谱的理论，称能带理论。6•导体，绝缘体，半导体的能带结构根据能带理论，晶体中并非所有电子，也并非所有的价电子都参与导电，只有导带中的电子或价带顶部的空穴才能参与导电。从下图可以看出，导体中导带和价带之间没有禁区，电子进入导带不

4、需要能量，因而导电电子的浓度很大。在绝缘体中价带和导期隔着一个宽的禁带Eg,电子由价带到导带需要外界供给能量，使电子激发，实现电子由价带到导带的跃迁，因而通常导带中导电电子浓度很小。半导体和绝缘体有相类似的能带结构，只是半导体的禁带较窄（E小），电子跃迁比较容易1.电导率是表示物质传输电流能力强弱的一种测量值。当施加电压于导体的两时，其电荷载子会呈现朝某方向流动的行为,因而产生电流。电导率b是以欧姆定律定义为电流密度J和电场强度E的比率：J-eEK=JP2.金属一电阻率与温度的关系金属材料随温度升高，离子热振动的振幅增大,电子就

5、愈易受到散射，当电子波通过一个理想品体点阵时（0K）,它将不受散射；只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方，电子被才受到散射（不相干散射），这就是金属产生电阻的根本原因。由于温度引起的离子运动（热振动）振幅的变化（通常用振幅的均方值表示），以及晶体中界类原于、位错、点缺陷等都会使理想晶体点阵的周期性遭到破坏。这样，电子波在这些地方发生散射而产生电阻，降低导电性。金属电阻率在不同温度范围与温度变化关系不同。一般认为纯金屈在整个温度区间产生电阻机制是电子-声子（离子）散射。在极低温度下,电子-电子散射构成了电阻产生的主要机制。金属融化，金

6、属原子规则阵列被破坏，从而增强了对电子的散射，电阻增加。3.离子电导理论离子电导是带有电荷的离子载流子在电场作用下的定向移动。一类是晶体点阵的基木离子，因热振动而离开晶格，形成热缺陷，离子或空位在电场作用下成为导电载流子，参加导电，即本征导电。另一类参加导电的载流子主要是杂质。离子尺寸，质量都远大于电子，其运动方式是从一个平衡位置跳跃到另一个平衡位置。离子导电是离子在电场作用下的扩散。其扩散路径畅通，离子扩散系数就高，故导电率高。4•快离子导体（最佳离子导体，超离子导体）具有离子导电的固体物质称固体电解质。有些固体电解质电导率比止

7、常离子化合物电导率高出几个数量级，称快离子导体。1・迁移率迁移率是指载流子（屯子和空穴）在单位屯场作用下的平均漂移速度，运动得越快，迁移率越大。在电场下,载流子的平均漂移速度V与电场强度E成正比为：v=uE式中P为载流子的漂移迁移率，简称迁移率，表示单位电场下载流子的平均漂移速度，单位是m2/Vs或cm2/Vso迁移率是反映半导体中载流子导电能力的重要参数，同样的掺杂浓度，载流子的迁移率越大，半导体材料的导电率越高。迁移率的大小不仅关系着导电能力的强弱，而U还直接决定着载流子运动的快慢。1•少数载流子在热平衡条件下，给定半导体中电

8、子和空穴共存。例，在n型半导体中，载流子为电子，据质量作用定律有少量空穴存在，该条件下电子称多数载流子，空穴为少数载流子。简称多子和少子。2•超导体，超导态材料失去电阻的状态称为超导态，存在电阻的状态称为正常态，具有超导态的材料称为超导体。3•超导