材料物理性能 考点汇总.pdf

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1、材料物理性能第一章考点1.电子理论的发展经历了三个阶段，即古典电子理论、量子自由电子理论和能带理论。古典电子理论假设金属中的价电子完全自由，并且服从经典力学规律；量子自由电子理论也认为金属中的价电子是自由的，但认为它们服从量子力学规律；能带理论则考虑到点阵周期场的作用。考点2.费米电子在T=0K时，大块金属中的自由电子从低能级排起，直到全部价电子均占据了相应的能级为止。具有能量为EF(0)以下的所有能级都被占满，而在EF(0)之上的能级都空着，EF(0)称为费米能，是由费米提出的，相应的能级称为费米能级。考点3.四个量子数1、主量子数n2、角量子数l3、磁量子数m4、自旋量子数ms考

2、点4.思考题1、过渡族金属物理性能的特殊性与电子能带结构有何联系？过渡族金属的d带不满，且能级低而密，可容纳较多的电子，夺取较高的s中的电子，降低费米能级。第二章考点5.载流子载流子可以是电子、空穴，也可以是离子、离子空位。材料所具有的载流子种类不同，其导电性能也有较大的差异，金属与合金的载流子为电子，半导体的载流子为电子和空穴，离子类导电的载流子为离子、离子空位。而超导体的导电性能则来自于库柏电子对的贡献。考点6.杂质可以分为两类一种是作为电子供体提供导带电子的发射杂质，称为“施主”；另一种是作为电子受体提供价带空穴的收集杂质，称为“受主”。掺入施主杂质后在热激发下半导体中电子浓度

3、增加(n>p)，电子为多数载流子，简称“多子”，空穴为少数载流子，简称“少子”。这时以电子导电为主，故称为n型半导体。施主杂质有时也就称为n型杂质。在掺入受主的半导体中由于受主电离(p>n)，空穴为多子，电子为少子，因而以空穴导电为主，故称为p型半导体。受主杂质也称为p型杂质。n、p及本征举例分析表低温下高温下项目本征杂质本征杂质1n1010001001000001000100p1010010001000001001000主否是是是否导类型P型本征型型考点7.我们把只有本征激发过程的半导体称为本征半导体。考点8.在同一种半导体材料中往往同时存在两种类型的杂质，这时半导体的导电类型

4、主要取决于掺杂浓度高的杂质。注意：随着温度的升高本征载流子的浓度将迅速增加，而杂质提供的载流子浓度却不随温度而改变。因此，在高温时即使是杂质半导体也是本征激发占主导地位，呈现出本征半导体的特征(n≈p)。一般的半导体在常温下靠本征激发提供的载流子甚少考点9.n型半导体的电阻率在不同温区的变化规律在低温区费米能级高于施主能级，施主杂质并未全部电离。随着温度的升高，电离施主增多使导带电子浓度增加。与此同时，在该温度区内点阵振动尚较微弱，散射的主要机制为杂质电离，因而载流子的迁移率随温度的上升而增加。尽管电离施主数量的增多在一定程度上也要限制迁移率的增加，但综合效果仍然使电阻率下降。当温度

5、升高到费米能级低于施主能级时，杂质全部电离，称为饱和区。由于本征激发尚未开始，载流子浓度基本上保持恒定。然而，这时点阵振动的声子散射已起主要作用而使迁移率下降，因而导致电阻率随温度的升高而增高。温度的进一步升高，由于本征激发，载流子随温度而显著增加的作用已远远超过声子散射的作用，故又使电阻率重新下降。考点10.电介质的极化包括电子极化、原子(离子)极化和取向极化考点11.绝缘体作为材料使用可以分为绝缘材料和介电材料两类。考点12.属于介电性的有压电性、电致伸缩性和铁电性。考点13.由于机械力的作用而激起表面电荷的效应称压电效应。考点14.为什么铁电体会有电滞回线主要是因为铁电体是由铁

6、电畴组成的。研究表明，铁电体并不是在一个方向上单一地产生自发极化，而是在许多小区域内自发极化并具有不同的极化方向。每一极化方向相同的小区域称为铁电畴，而畴之间的界壁称为畴壁。在没有外电场存在时，晶体的总电矩为零。2考点15.现代超导理论现代超导理论认为，在很低温度下，由于电子和声子(点阵振动)的强相互作用，使得电子能够成“对”地运动，在这些“电子对”之间存在着相互吸引的能量，这些成对的电子在材料中规则地运动时，如果碰到物理缺陷、化学缺陷或热缺陷，而这种缺陷所给予电子的能量变化又不足以使“电子对”破坏，则此“电子对”将不损耗能量，即在缺陷处电子不发生散射而无阻碍地通过，这时电子运动的非

7、对称分布状态将继续下去。这一理论揭示了超导体中可以产生永久电流的原因。考点16.思考题1、试用能带论概念解释绝缘体和半导体对于半导体来说，电子填满了一些能量较低的能带，称为满带，最上面的满带称为价带；价带上面有一系列的空带，最下面的空带称为导带。价带和导带之间有带隙，带隙宽度用Eg表示，他代表价带顶和导带底的能量间隙。当温度接近热力学温度零度时，半导体和绝缘体都具有满带和隔离满带与空带的禁带。晶体电子恰好填满了最低的一系列能带，能量再高的能带都是空的，而且