固體物理基礎(chǔ)

固體物理基礎(chǔ)

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1、固體物理基礎(chǔ)本課程側(cè)重固體物理學(xué)的基本概念及理論框架的理解性掌握第一章晶體結(jié)構(gòu)1.固態(tài)物質(zhì)的分類及其結(jié)構(gòu)特點答:(1)晶體:原子在三維空間周期地長程有序排列(2)準(zhǔn)晶:原子有長程準(zhǔn)周期平移序和非晶體學(xué)旋轉(zhuǎn)對稱性的固態(tài)有序相(3)非晶:原子排列短程有序,長程無序2.根據(jù)布拉菲晶胞選取的具體原則,證明不存在底心四方點陣或面心四方點陣答:布拉菲晶胞的選取原則:(1)反映出點陣的最高對稱性;(2)相等的棱或角數(shù)量應(yīng)最多;(3)直角數(shù)目應(yīng)最多;(4)在滿足上述條件下,晶胞應(yīng)具有最小的體積。底心四方點陣可以轉(zhuǎn)化為體積更小的簡單四方點

2、陣;(畫圖證明)面心四方點陣可以轉(zhuǎn)化為體積更小的體心四方點陣。(畫圖證明)3.基于CsCl晶體,討論點陣與晶體結(jié)構(gòu)答:空間點陣是晶體中質(zhì)點排列的幾何學(xué)抽象,用以描述和分析晶體結(jié)構(gòu)的周期性和對稱性,由于各陣點是等同點,周圍環(huán)境相同,只能有14種類型;晶體結(jié)構(gòu)是晶體中實際質(zhì)點(原子、離子或分子)的具體排列情況,能組成各種類型的排列,實際存在的晶體結(jié)構(gòu)是無限的。+-晶體結(jié)構(gòu)=空間點陣+基元。CsCl晶體為CsCl結(jié)構(gòu),簡單立方點陣,基元為1Cs+1Cl。4.分析并畫出二維正方點陣的第一和第二布里淵區(qū)。注意正、倒空間轉(zhuǎn)換。答:布

3、里淵區(qū)為倒易空間中的概念,首先做出二維正方點陣的倒易點陣,以(1,0)、(-1,0)、(0,1)、(0,-1)倒易矢量的中垂面圍成第一布里淵區(qū);以(1,1)、(1,-1)、(-1,1)、(-1,-1)倒易矢量的中垂面圍成第二布里淵區(qū)。5.晶體中缺陷的基本類型有哪些答:(1)點缺陷(空位、間隙原子、俘獲電子的空位、雜質(zhì)原子等,如:弗蘭克爾缺陷、肖特基缺陷、替位式雜質(zhì)原子、色心、極化子等)(2)線缺陷:位錯(刃位錯、螺位錯、混合位錯、不全位錯、超位錯等)(3)面缺陷:表面、界面、層錯、小角度晶界、大角度晶界、孿晶界、相界第二

4、章統(tǒng)計熱力學(xué)和量子力學(xué)基礎(chǔ)1.固體中熱力學(xué)平衡態(tài)的物理含義答:給定溫度下,熱力學(xué)平衡態(tài)滿足①系統(tǒng)的體積熵最大;②系統(tǒng)的自由能最??;23對于一個具有10個粒子數(shù)的系統(tǒng),分子量子態(tài)的組合數(shù)目是個大數(shù):假定分子總數(shù)和系統(tǒng)總能固定,存在這樣一個分布(N1,N2,…,Ni,…,Ni代表Ei+dE范圍內(nèi)分子數(shù)目),