现代材料物理化学

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1、现代材料物理化学　　作业参考资料(全面)　　一．材料物理-材料的电学性能　　1．何谓能带结构？满带，导带，价带，空带和禁带？　　能带结构：多条能带组成，是指各原子中能量相近的能级将分裂成一系列和原能级接近的新能级，这些新能级基本上连成一片，形成能带(energyband)。　　满带：能带中各能级都被电子填满。　　导带：被电子部分填充的能带及空带。　　价带：价电子能级分裂后形成的能带。一般情况下，价带是被电子所填充的能量最高的能带。　　空带：所有能级均未被电子填充的能带。　　禁带：在能带之间的能量间

2、隙区，电子不能填充。　　2.简述绝缘体、半导体与导体的能带结构差异及对其导电性的影响；　　导体：分两类，一类是价带和导带交叠，加电压后电子能够很容易从价带顶部跃迁到导带底部而导电。另一类是价带和导带不交叠，但它的价带未填满，因而加电压后电子也能够很容易从价带顶部跃迁到导带底部而导电　　绝缘体：价带和导带不交叠存在很大的能量间隙，且价带被填满因而因而加电压后电子不能够很容易从价带顶部跃迁到导带底部，故不导电。　　半导体：1.本征半导体：价带和导带不交叠，但能隙很小，2.n型半导体3.p型半导体3.简

3、述造成半导体材料与金属材料在电导温度函数上的差别原因；　　半导体的导电特性：即热敏性当环境温度升高时，温度愈高，载流子的数目愈多导电能力显著增强，正比关系　　金属电导温度函数:随着温度的升高，金属电阻也在增加。在低温下“电子－电子”散射对电阻的贡献可能是显著的，但高温下，金属的电阻都决定于“电子－声子”散射。划分这两个区域的温度θD称为德拜温度或特征温度。且金属的电阻在不同的温度区域内表现出不同幂次的温度函数关系。　　4.简述导电高分子的类型？及导电机理上的差异？　　分类：导电高分子分成两大类。一

4、类是复合型导电聚合物，另一类是结构型导电聚合物。　　差异：复合型导电聚合物是在本身不具备导电性的聚合物材料中掺混入大量导电物质，聚合物材料本身并不具备导电性，只充当了粘合剂的角色。导电性是通过混合在其中的导电性的物质如炭黑、金属粉末等获得的。　　结构型导电聚合物本身具有“固有”的导电性，聚合物结构提供导电载流子。四类聚合物具有导电性：聚合物电解质、共轭体系聚合物、电荷转移络合物和金属有机螯合物。其中除聚合物电解质是以离子传导为主外，其余三类聚合物都是以电子传导为主的。　　二．材料物理-材料的光学性

5、能　　1.简述光的衍射与干涉的差异？　　a产生条件是不同的。　　干涉产生条件：①频率相同；②振动方向相同；③相位差恒定。需要相干光，即两列振动情况总是相同的光源，在同一介质中相遇。　　衍射产生条件：障碍物或孔的线度与光波波长可以比拟的情况。　　b干涉条纹与衍射条纹差异：以狭缝为例，干涉条纹是相互平行、等距的；而衍射条纹是平行而不等距的，中间最宽，两边条纹宽度逐渐变窄。　　2.激光四性是什么？　　单色性、相干性、方向性和高亮度。实际上，这四性本质上可归结为一性，即激光具有很高的光子简并度。　　3.光

6、子技术相比电子技术的优点？　　(1)器件响应和系统处理速度快。　　(2)传输容量大。(3)存储密度大。实现了三维存储4.何谓非线性光学？　　非线性光学现象是指电磁场与物质体系中带电粒子相互作用时，在较强外界光场作用下，产生电偶极子的振荡位移不再与外电场成线性的关系，而是与光波场的线性项有关，而且与光波场的二次及高次项也有关。　　三材料物理-材料的光电性能　　1.什么是光电效应？外光电效应？内光电效应？光电效应的影响因素？　　光电效应：在光的作用下，当光敏物质中的电子直接吸收光子的能量足以克服原子核

7、的束缚时，电子就会从基态被激发到高能态，脱离原子核的束缚，在外电场作用下参与导电，因而产生了光电效应。　　外光电效应：受光照而激发的电子，逸出物质表面形成光电子流，内光电效应：受光照而激发的电子不逸出，而是在在物质内部参与导电。　　影响因素：只有光的频率ν≥ν0时，电子才会逸出；　　光电子最大初动能和光频率ν成线性关系。当初动能为零时，可得到红限频率；　　逸出光电子的多少取决于光强Ｉ。光强大，光子数多，释放的光电子也多；　　电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以无须时间的累积过程。　　–9

8、　　滞后时间不超过10秒。　　2.半导体的光吸收过程？及其吸收特征？　　光吸收过程：可用三个效应解释。　　光吸收跃迁效应：当射到半导体上的光子能量等于或者大于半导体禁带宽度，就会引起本征光吸收。　　半导体的间接跃迁吸收：价带中的电子在光激发下跃迁到导带，成为自电子，同时在原来的价带中留下空穴，外电场作用下，光激发的电子空穴对将同时参加导电，从而使电导率增加。　　晶格吸收;半导体晶体与光子相互作用，可吸收光子而产生声子，这种现象称为晶格吸收。吸收特征：半导体材料的吸收作用随波长减小而