固體與半導(dǎo)體物理思考題

1、光電信息學(xué)院“固體電子學(xué)”思考題1 什么是布拉菲格子？基元僅包含一個原子，則形成的晶格為布拉菲格子2 布拉菲格子與晶體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系.布拉菲格子是一種數(shù)學(xué)抽象，它和晶體的幾何結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。有了布拉菲格子，在格點上加上基元，就構(gòu)成了晶體結(jié)構(gòu)。有了晶體結(jié)構(gòu)，把所有的基元抽象為格點，就得到了布拉菲格子。1 什么是復(fù)式格子？復(fù)式格子是怎么構(gòu)成的？基元包含兩個或兩個以上的原子，則形成的晶格為復(fù)式格子。復(fù)式格子是由布拉菲格子套構(gòu)而成的。2 原胞和晶胞是怎樣選取的？它們各自有什么特點？以一格點為原點，取三個平移矢量，由這三個平移矢量構(gòu)成的體積最小的周期性平行六面體單元稱為原胞。（原胞的選取不是唯一的，但體積

2、是一樣的；原胞是體積最小的周期性重復(fù)單元；原胞的格點必須是頂點，原胞只包含一個格點。）同時考慮晶格周期性和對稱性的重復(fù)單元稱為晶胞。晶胞的基矢一般選擇在一些重要的對稱軸上。3 如何在復(fù)式格子中找到布拉菲格子？復(fù)式格子是如何選取原胞和晶胞的？布拉菲格子的基元只有一個原子，且原子是等價的。找到布拉菲格子，我們需要找到周期性排列的等價原子，這些不同的原子構(gòu)成復(fù)式格子。先選取出布拉菲格子，在選取出原胞和晶胞4 金剛石結(jié)構(gòu)是怎樣構(gòu)成的？雖然由單一c原子構(gòu)成，但是該結(jié)構(gòu)為復(fù)式格子每個基元包含兩個c原子，這兩個c原子都構(gòu)成面心立方該結(jié)構(gòu)是兩個面心立方沿著體對角線方向位移1/4套構(gòu)而成5 氯化鈉、氯化銫的布拉

3、菲格子是什么結(jié)構(gòu)?鈉離子和氯離子分別組成相同的面心立方，是兩個面心立方沿基矢方向相互位移1/2套構(gòu)而成銫離子和氯離子分別組成相同的簡單立方，銫離子和氯離子分別組成相同的簡單立方6 密堆積有幾種密積結(jié)構(gòu)?它們是布拉菲格子還是復(fù)式格子?立方密堆積，布拉菲格子六方密堆積，復(fù)式格子7 8種獨立的基本對稱操作是什么?c1、c2、c3、c4、c6、i、s48 7大晶系是什么?9 怎樣確定晶列指數(shù)和晶面指數(shù)？計算（過原點vs不過原點）10 晶面指數(shù)與晶面在三坐標軸上的截距之間的關(guān)系？待定晶面在三個晶軸上的截距的倒數(shù)之比就是晶面指數(shù)之比11 通過原點的晶面如何求出其晶面指數(shù)？做過原點的晶面的的平行面，使其不過

4、原點，求該平面的晶面指數(shù)12 倒格子的定義？正倒格子之間的關(guān)系？倒格子是描述晶體結(jié)構(gòu)周期性的另一種類型格子，它是在波矢空間的數(shù)學(xué)描述。關(guān)系見書257頁13 一維單原子晶格的色散關(guān)系？色散關(guān)系周期性的物理意義？見書266,267頁14 一維雙原子晶格的色散關(guān)系?見書269頁15 同一原胞內(nèi)兩種原子有什么振動特點？見書270,271頁16 晶格振動的波矢數(shù)、格波支數(shù)及格波數(shù)是如何確定的？見書273頁，原胞數(shù)n對應(yīng)每只格波的格波數(shù)（波矢個數(shù)），nk對應(yīng)格波支數(shù)，nnk對應(yīng)總的格波數(shù)。（k支頻率最低的格波為聲學(xué)波，其余為光學(xué)波）17 聲子這個概念是怎樣引出的？它是怎樣描述晶格振動的？當振動微弱時，格波

5、的模式是獨立的。波恩-卡門周期邊界條件使得獨立的模式是分立的，因此可以用獨立的簡諧振子的振動來表示格波的獨立模式，聲子就是晶格振動中的簡諧振子，這就是聲子的由來。處于振動狀態(tài)q的晶體中所有原子參與的格波之能量看成是頻率q的聲子能量，18 駐波邊界條件與行波邊界條件下的狀態(tài)密度分別怎么表示?、19 一維、二維、三維晶格的能級密度如何求出？20 在什么情況下電子的費米統(tǒng)計可用玻爾茲曼分布來描述？當時，,能級上電子占據(jù)幾率很少。兩個電子或更多電子占據(jù)同一個能級的幾率就更少，取消費米的限制。因此這時就可以使用玻爾茲曼分布。21 布洛赫定理的內(nèi)容是什么?布洛赫定理是電子在周期勢場中運動的電子的一個共同波

6、函數(shù)形式22 布洛赫波函數(shù)的形式布洛赫電子的波函數(shù)可以看成一個調(diào)幅平面波。其中平面波因子（指數(shù)項）可以理解為電子在晶體中的共有化運動；調(diào)幅波因子(u)則反映周期勢場（原胞中）的作用。23 禁帶出現(xiàn)的位置和禁帶寬度與什么有關(guān)?當波矢處于布區(qū)邊緣時，能量不連續(xù)，產(chǎn)生禁帶。24 每個能帶能容納的電子數(shù)與什么有關(guān)？原胞個數(shù)為n，則每個能帶能容納2n個電子25 如何運用緊束縛近似下得出的能量公式？26 布洛赫電子的速度和有效質(zhì)量公式？,27.有效質(zhì)量為負值的含義？電子的有效質(zhì)量為負值時表示外力作用不足以補償內(nèi)部勢場的作用，真實動量下降28.絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)及電子填充情況有什么不同？絕緣體，

7、滿帶+很寬的禁帶+空帶半導(dǎo)體，滿帶+較窄的禁帶+空帶導(dǎo)體，存在不滿的能帶29.空穴的定義和性質(zhì)？如果一個能帶中除了k態(tài)之外，其余各態(tài)都被電子所填滿，該狀態(tài)我們可以視之為一個空穴。30半導(dǎo)體呈本征型的條件？ 無雜質(zhì)，無缺陷，晶格完整，周期場未被破壞31什么是非簡并半導(dǎo)體？什么是簡并半導(dǎo)體？ 非簡并半導(dǎo)體，輕摻雜，載流子濃度很少，空穴、電子服從玻爾茲曼分布，費米能級處于禁帶間的半導(dǎo)體 簡并半導(dǎo)體，重摻雜，載流子濃度高，空穴、電子服從費米分布，費米能級接近非?？拷蜻M入導(dǎo)帶或價帶的半導(dǎo)體32n型和p型半導(dǎo)體在平衡狀態(tài)下的載流子濃度公式？，33非簡并半導(dǎo)體的費米能級隨溫度和雜質(zhì)濃度的變化？34. 半導(dǎo)

8、體在室溫全電離下的電中性條件？n型，p型，施受同摻35. 由于簡并半導(dǎo)體形成雜質(zhì)能帶，能帶結(jié)構(gòu)有什么變化？與非簡并狀態(tài)相比，簡并狀態(tài)下，由于重摻雜，雜質(zhì)原子之間的電子共有化程度加強，使得孤立的雜質(zhì)能級擴展成連續(xù)的雜質(zhì)能帶；簡并狀態(tài)下，雜質(zhì)能帶的出現(xiàn)有可能與導(dǎo)帶或價帶重疊，改變原有的能帶結(jié)構(gòu)，使得禁帶寬度變窄36散射的原因是什么？勢場的周期性遭到了破壞，電子運動就會遭受散射37載流子的遷移率和電導(dǎo)率公式？ 38什么是準費米能級？非平衡時，電子和空穴的費米能級不再統(tǒng)一。分別引入導(dǎo)帶、價帶費米能級，稱為準費米能級。39多子的準費米能級偏離平衡費米能級與少子的偏離有什么不同？在非平衡態(tài)下，往往多子的準費米能級偏離平衡費米能級的距離不多；而少子的準費米能級偏離平衡費米能級的距離很大，有非常明顯的區(qū)分40. 愛因斯坦關(guān)系式？ 41什么是p-n結(jié)的空間電荷區(qū)？自建場是怎樣建立起來的？ n區(qū)和p區(qū)交界面的兩側(cè)形成的帶正、負電的區(qū)域，叫做空間電荷區(qū) p-n結(jié)為非均勻半導(dǎo)體，載流子濃度不均勻?qū)⒁霐U散運動。p區(qū)空穴向n區(qū)擴散，在p區(qū)就剩下帶負電的電離受主；n區(qū)電子向p區(qū)擴散，在n區(qū)剩下帶正電的電流施主，這樣就會在p,n區(qū)兩側(cè)形成空間電荷區(qū)。42平衡p-n結(jié)和非平衡p-n結(jié)的能帶圖？43什么是功函數(shù)？什么是電子親和能？電子從費米能級躍遷到真空能