材料物理性能 考點(diǎn)匯總.pdf

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1、材料物理性能第一章考點(diǎn)1.電子理論的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，即古典電子理論、量子自由電子理論和能帶理論。古典電子理論假設(shè)金屬中的價(jià)電子完全自由，并且服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律；量子自由電子理論也認(rèn)為金屬中的價(jià)電子是自由的，但認(rèn)為它們服從量子力學(xué)規(guī)律；能帶理論則考慮到點(diǎn)陣周期場的作用?？键c(diǎn)2.費(fèi)米電子在T=0K時(shí)，大塊金屬中的自由電子從低能級排起，直到全部價(jià)電子均占據(jù)了相應(yīng)的能級為止。具有能量為EF(0)以下的所有能級都被占滿，而在EF(0)之上的能級都空著，EF(0)稱為費(fèi)米能，是由費(fèi)米提出的，相應(yīng)的能級稱為費(fèi)米能級?？键c(diǎn)3.四個(gè)量子數(shù)1、主量子數(shù)n2、角量子數(shù)l3、磁量子數(shù)m4、自旋量子數(shù)ms考

2、點(diǎn)4.思考題1、過渡族金屬物理性能的特殊性與電子能帶結(jié)構(gòu)有何聯(lián)系？過渡族金屬的d帶不滿，且能級低而密，可容納較多的電子，奪取較高的s中的電子，降低費(fèi)米能級。第二章考點(diǎn)5.載流子載流子可以是電子、空穴，也可以是離子、離子空位。材料所具有的載流子種類不同，其導(dǎo)電性能也有較大的差異，金屬與合金的載流子為電子，半導(dǎo)體的載流子為電子和空穴，離子類導(dǎo)電的載流子為離子、離子空位。而超導(dǎo)體的導(dǎo)電性能則來自于庫柏電子對的貢獻(xiàn)?？键c(diǎn)6.雜質(zhì)可以分為兩類一種是作為電子供體提供導(dǎo)帶電子的發(fā)射雜質(zhì)，稱為“施主”；另一種是作為電子受體提供價(jià)帶空穴的收集雜質(zhì)，稱為“受主”。摻入施主雜質(zhì)后在熱激發(fā)下半導(dǎo)體中電子濃度

3、增加(n>p)，電子為多數(shù)載流子，簡稱“多子”，空穴為少數(shù)載流子，簡稱“少子”。這時(shí)以電子導(dǎo)電為主，故稱為n型半導(dǎo)體。施主雜質(zhì)有時(shí)也就稱為n型雜質(zhì)。在摻入受主的半導(dǎo)體中由于受主電離(p>n)，空穴為多子，電子為少子，因而以空穴導(dǎo)電為主，故稱為p型半導(dǎo)體。受主雜質(zhì)也稱為p型雜質(zhì)。n、p及本征舉例分析表低溫下高溫下項(xiàng)目本征雜質(zhì)本征雜質(zhì)1n1010001001000001000100p1010010001000001001000主否是是是否導(dǎo)類型P型本征型型考點(diǎn)7.我們把只有本征激發(fā)過程的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體?？键c(diǎn)8.在同一種半導(dǎo)體材料中往往同時(shí)存在兩種類型的雜質(zhì)，這時(shí)半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型

4、主要取決于摻雜濃度高的雜質(zhì)。注意：隨著溫度的升高本征載流子的濃度將迅速增加，而雜質(zhì)提供的載流子濃度卻不隨溫度而改變。因此，在高溫時(shí)即使是雜質(zhì)半導(dǎo)體也是本征激發(fā)占主導(dǎo)地位，呈現(xiàn)出本征半導(dǎo)體的特征(n≈p)。一般的半導(dǎo)體在常溫下靠本征激發(fā)提供的載流子甚少考點(diǎn)9.n型半導(dǎo)體的電阻率在不同溫區(qū)的變化規(guī)律在低溫區(qū)費(fèi)米能級高于施主能級，施主雜質(zhì)并未全部電離。隨著溫度的升高，電離施主增多使導(dǎo)帶電子濃度增加。與此同時(shí)，在該溫度區(qū)內(nèi)點(diǎn)陣振動尚較微弱，散射的主要機(jī)制為雜質(zhì)電離，因而載流子的遷移率隨溫度的上升而增加。盡管電離施主數(shù)量的增多在一定程度上也要限制遷移率的增加，但綜合效果仍然使電阻率下降。當(dāng)溫度

5、升高到費(fèi)米能級低于施主能級時(shí)，雜質(zhì)全部電離，稱為飽和區(qū)。由于本征激發(fā)尚未開始，載流子濃度基本上保持恒定。然而，這時(shí)點(diǎn)陣振動的聲子散射已起主要作用而使遷移率下降，因而導(dǎo)致電阻率隨溫度的升高而增高。溫度的進(jìn)一步升高，由于本征激發(fā)，載流子隨溫度而顯著增加的作用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過聲子散射的作用，故又使電阻率重新下降?？键c(diǎn)10.電介質(zhì)的極化包括電子極化、原子(離子)極化和取向極化考點(diǎn)11.絕緣體作為材料使用可以分為絕緣材料和介電材料兩類?？键c(diǎn)12.屬于介電性的有壓電性、電致伸縮性和鐵電性?？键c(diǎn)13.由于機(jī)械力的作用而激起表面電荷的效應(yīng)稱壓電效應(yīng)。考點(diǎn)14.為什么鐵電體會有電滯回線主要是因?yàn)殍F電體是由鐵

6、電疇組成的。研究表明，鐵電體并不是在一個(gè)方向上單一地產(chǎn)生自發(fā)極化，而是在許多小區(qū)域內(nèi)自發(fā)極化并具有不同的極化方向。每一極化方向相同的小區(qū)域稱為鐵電疇，而疇之間的界壁稱為疇壁。在沒有外電場存在時(shí)，晶體的總電矩為零。2考點(diǎn)15.現(xiàn)代超導(dǎo)理論現(xiàn)代超導(dǎo)理論認(rèn)為，在很低溫度下，由于電子和聲子(點(diǎn)陣振動)的強(qiáng)相互作用，使得電子能夠成“對”地運(yùn)動，在這些“電子對”之間存在著相互吸引的能量，這些成對的電子在材料中規(guī)則地運(yùn)動時(shí)，如果碰到物理缺陷、化學(xué)缺陷或熱缺陷，而這種缺陷所給予電子的能量變化又不足以使“電子對”破壞，則此“電子對”將不損耗能量，即在缺陷處電子不發(fā)生散射而無阻礙地通過，這時(shí)電子運(yùn)動的非

7、對稱分布狀態(tài)將繼續(xù)下去。這一理論揭示了超導(dǎo)體中可以產(chǎn)生永久電流的原因?？键c(diǎn)16.思考題1、試用能帶論概念解釋絕緣體和半導(dǎo)體對于半導(dǎo)體來說，電子填滿了一些能量較低的能帶，稱為滿帶，最上面的滿帶稱為價(jià)帶；價(jià)帶上面有一系列的空帶，最下面的空帶稱為導(dǎo)帶。價(jià)帶和導(dǎo)帶之間有帶隙，帶隙寬度用Eg表示，他代表價(jià)帶頂和導(dǎo)帶底的能量間隙。當(dāng)溫度接近熱力學(xué)溫度零度時(shí)，半導(dǎo)體和絕緣體都具有滿帶和隔離滿帶與空帶的禁帶。晶體電子恰好填滿了最低的一系列能帶，能量再高的能帶都是空的，而且