固体物理基础习题解答67章

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1、声明第一条佐正：第1章第5题“原子数、面密度”改为“原子数面密度”；第6章第6题按照小生的理解来作解答；第6章第7题“施”“受”主互换；第7章第6题“λF”理解为“λL”；第7章第7题“原于量”改为“原子量”。第二条本习题解答基于版本：固体物理基础-西安电子科技大学出版社(曹全喜雷天明黄云霞李桂芳著)，且仅限于习题解答，而不包含思考题部分；第三条此版本只含有习题参考答案（部分题目提供了多种解法），而不含有思维分析，若要交流，请百度嗨小生；第四条本习题解答由“苏大师”整理/解答/编排而成；第五条前五章链接：http://w

2、enku.baidu.com/view/bbbc2a2b6edb6f1aff001fc2.html第六条纰漏难免，欢迎指正；第七条不加水印方便打印版权所有网传必究！第6章晶体中的缺陷习题1、设有某个简单立方晶体，熔点为800℃，由熔点结晶后，晶粒大小为L=1um的立方体，晶格常数α=4Å，求结晶后，每个晶粒中的空位数。已知空位的形成能1eV。解：已知，熔点T=800℃=1073.15K，L=1um=10-6m，α=4Å=4×10-10m，u1=1eV由p257式6-7，有1nNekTB1631eV（10）107

3、3.15k=eB103（410）≈3.18×105（个）2、设有小角晶界，其上相邻两个位错的距离为100个原子间距，求此小角晶界分出的两个镶嵌块的方向角。解：已知，d=100bb由d=得θ=0.01≈0.57°。43、已知在γ-Fe中，碳的扩散激活能ε=3.38×10cal/mol，频率因子2D0=0.21cm/s。（1）把γ-Fe放在富碳气氛中，让碳原子扩散到晶体中去，如果想要在1200℃下扩散10h，使离铁晶体表面深3mm处碳的浓度达1%（重量），试问表面需保持的碳浓度的质量百分比为多少？（2）在T=110

4、0℃下，要想在离表面1mm处的碳浓度达到表面碳浓度的一半，问需要扩散多长时间？解：44已知，ε=3.38×10cal/mol=3.38×10×4.1868J/mol，D2-520=0.21cm/s=2.1×10m/s（1）又知，T=1200℃=1473.15K，t=10h=10×3600s-3x=3mm=3×10m由p272式6-29得38扩散系数D=DekTB···（1）0=2.1×10−5?2?×exp[−3.38×104×1.1868?/???÷(6.02×1023)÷1473.15?÷(1.38×104)]=

5、2.0×10−10?2?再由p268式6-19有?0.01=C0[1-erf()]2√??x解得z0.560.552Dt根据p269表6-4中的数据解得erf(z)=0.5633进一步得C0.0230.020注意：从量纲可知，要将1mol的能量换算成1个的能量。（2）又知，T=1100℃=1375.15K，x=1mm=10-3mC1且有C20同（1）得z=0.553x10即有0.55···（2）22DtDt现在需要求得D值。同（1）可知，将T=1373.15K代入（1）式得-112D=8.6×10m/s

6、现在将D值代入（2）时得t≈9609.8s≈2.67h4、同3、（1）5、同3、（2）6、铝中的肖特基缺陷的形成能为0.75eV，弗伦克尔缺陷的形成能约为3.0eV，问当温度分别为300K和900K时，肖特基缺陷和弗伦克尔缺陷浓度之比分别为何？解：已知，μ1=0.75eV，μ1=μ2=3.0eV39（1）当T=300K时：由p257式6-7和式6-9有Cn1e1kTBn1Nn2=(12)2kTBCen2NN19230.751.610(1.3810300)e19233.01.610

7、(21.3810300)e123.8710（2）当T=900K时：将T值代入（1）中式子得Cn14157061.610Cn27、假定将一个钠原子由钠晶体内部移至表面所需要的能量为1eV，试计算300K下肖特基缺陷的浓度。解：已知，μ1=1.0eV，T=300K同第6题有1n1kTB17Cen6.6101N8、金在硅中引入一个导带底下的0.54eV的施主能级和价带顶上0.35eV的受主能级，在下列掺杂情况下的硅中，金能级将是什么电荷状态：（1）高浓度施主（相对于金浓度而言）；（2）高受主原子浓

8、度。解：（参见p277）结论：当Nd>Na时，其为n型半导体，呈现负电荷状态；当Nd