固體物理概念答案

第第#頁(yè)電子能帶論的三個(gè)前提，能帶，能隙，價(jià)帶，導(dǎo)帶。三個(gè)前提：絕熱近似，單電子近似，周期場(chǎng)近似能帶：當(dāng)原子處于孤立狀態(tài)時(shí)，其電子能級(jí)可以用一根線來(lái)表示；當(dāng)若干原子相互靠近時(shí)，能級(jí)組成一束線；當(dāng)大量原子共存于內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)律的晶體中時(shí)，密集的能級(jí)就變成了帶狀，即能帶。能隙：不存在能級(jí)的能量范圍就叫做禁帶，禁帶的寬度叫做能隙價(jià)帶：價(jià)電子所處的能帶導(dǎo)帶：以填充但未填滿電子的能帶。電子運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)經(jīng)典近似，電子的準(zhǔn)動(dòng)量，有效質(zhì)量。準(zhǔn)經(jīng)典近似：固體中電子對(duì)外加電磁場(chǎng)的相應(yīng)有如一質(zhì)量為有效質(zhì)量的經(jīng)典自由電子電子的準(zhǔn)動(dòng)量：p=hk有效質(zhì)量：質(zhì)量為m的電子對(duì)外加場(chǎng)的響應(yīng)；在準(zhǔn)經(jīng)典近似中，晶體電子在外力F作用下具有加速度a,所以參照牛頓第二定律定義的m=F/a稱(chēng)作有效質(zhì)量為什么晶體沒(méi)有五次旋轉(zhuǎn)軸?因?yàn)樗鼈儾环峡臻g格子的規(guī)律，根據(jù)晶體的對(duì)稱(chēng)定律，正五邊形是不可能無(wú)縫憑借的.因此，品體中不可能出現(xiàn)及格子構(gòu)造不相容的五次及以上的對(duì)稱(chēng)軸.7大晶系是根據(jù)什么來(lái)劃分的？基矢取向和長(zhǎng)度為什么布拉菲格子里沒(méi)有底心四角或面心四角？底心四角少反應(yīng)對(duì)稱(chēng)性；面心四角不多反應(yīng)對(duì)稱(chēng)性且，體積大在面心立方和體心立方結(jié)構(gòu)中，面原子密度最大的晶面是哪族晶面？線原子密度最大的方向是什么晶向？線密度：fee110,bcclll;面密度：fcclll,bccllO為什么不能用可見(jiàn)光來(lái)分析晶體的結(jié)構(gòu)？可見(jiàn)光波長(zhǎng)太長(zhǎng)，不能形成明顯衍射現(xiàn)象根據(jù)結(jié)合力的不同，可將晶體分成哪五個(gè)結(jié)合類(lèi)型？它們的基本特性怎樣？離子晶體：硬而脆，有較高的溶沸點(diǎn)，強(qiáng)健分子晶體：弱鍵分子間作用力的大小決定了晶體的物理性質(zhì)。分子的相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，晶體熔沸點(diǎn)越高，硬度越大。配位數(shù)越大，原子排的越密，則分子晶體的內(nèi)均數(shù)值越大，分子晶體越穩(wěn)定共價(jià)晶體：強(qiáng)健主要由共價(jià)鍵結(jié)合形成的晶體。共價(jià)鍵的飽和性決定了共價(jià)晶體的配位數(shù)，它只能等于原子的共價(jià)鍵數(shù)，而具體的晶體結(jié)構(gòu)有決定于共價(jià)鍵的方向性。金屬晶體：配位數(shù)大，導(dǎo)電，有良好的延展性氫鍵晶體：氫鍵晶體，氫鍵晶體的結(jié)合能一般比較低、氫鍵具有飽和性。

金剛石，氯化鈉，氫晶體分別是那種結(jié)合？分子晶體，離子晶體，共價(jià)晶體晶體中排斥力的主要來(lái)源是什么？原子核之間的庫(kù)倫排斥力，泡利不相容原創(chuàng)產(chǎn)生的排斥力固體宏觀彈性的微觀本質(zhì)是什么？原子間存在著相互作用力簡(jiǎn)述固體經(jīng)典比熱理論，愛(ài)因斯坦模型，德拜模型的優(yōu)缺點(diǎn)。低溫時(shí)，一維，二維，求晶格振動(dòng)譜時(shí)，為什么要用周期性邊界條件？及實(shí)驗(yàn)吻合好；方便求解原子運(yùn)動(dòng)方程；晶格的對(duì)稱(chēng)性要聲子碰撞中的動(dòng)量守恒和能量守恒分別表示什么含義？動(dòng)量守恒：周期性要求能量守恒：能量守恒定律為什么說(shuō)熱膨脹由非簡(jiǎn)諧效應(yīng)產(chǎn)生？熱膨脹系數(shù)及哪些量有關(guān)？在簡(jiǎn)諧作用近似范圍，溫度上升原子位移幅度增大，但其平衡位置始終不變,￥1就不會(huì)出現(xiàn)熱膨脹。衡位置始終不變,￥1就不會(huì)出現(xiàn)熱膨脹。格林愛(ài)森常數(shù)，體變模量，單位體積定容比熱晶格的熱傳導(dǎo)系數(shù)在高溫和低溫時(shí)及溫度的依賴(lài)關(guān)系怎樣？平均自由程及平均聲子數(shù)成反比，高溫下Cv不變，故而熱膨脹系數(shù)及溫度成反比。低溫下平均自由程由于缺陷等的存在，不可能無(wú)限增長(zhǎng)，達(dá)到定值后，熱膨脹系數(shù)及Cv成正比，故而正比于T的三次方體積為V,晶格常數(shù)為a的金剛石，其晶格振動(dòng)的波矢的數(shù)目，格波的數(shù)目，聲學(xué)支及光學(xué)支的數(shù)目分別是多少？一個(gè)原胞含2個(gè)原子，原胞體積a'3/4,原胞數(shù)4*V/a"3,共6只格波頻譜，其中3只光學(xué)支，三支聲學(xué)支，波失總數(shù)6*4*V/a"3溫度一定時(shí)，一個(gè)光學(xué)波的聲子數(shù)多呢，還是聲學(xué)波的聲子數(shù)多？由于光學(xué)支格波頻率高于聲學(xué)支，所以聲學(xué)波的聲子數(shù)多（波色分布）黃昆方程的物理意義是什么？是描述長(zhǎng)光頻波及電磁波相互耦合的基本方程長(zhǎng)光學(xué)縱波和長(zhǎng)聲學(xué)縱波能否導(dǎo)致離子晶體的宏觀極化？為什么長(zhǎng)聲學(xué)格波 等效于連續(xù)介質(zhì)彈性波？長(zhǎng)光學(xué)波能導(dǎo)致離子晶體的宏觀極化，其根源是長(zhǎng)光學(xué)格波使得原胞內(nèi)不同的原子（正負(fù)離子）產(chǎn)生了相對(duì)位移，長(zhǎng)聲學(xué)格波的特點(diǎn)是，原胞內(nèi)原子沒(méi)有相對(duì)位移。因此，長(zhǎng)聲學(xué)格波不能導(dǎo)致離子晶體的宏觀極化。長(zhǎng)聲學(xué)波頻率和波矢呈線性關(guān)系為什么說(shuō)長(zhǎng)光學(xué)橫波的能量量子為電磁耦合子？因?yàn)殚L(zhǎng)光學(xué)橫波能及電磁波耦合LST關(guān)系的物理意義是什么？ r0會(huì)發(fā)生什么？由于靜電介電常數(shù)一般總是大于高頻介電常數(shù)，所以，長(zhǎng)光學(xué)縱波的頻率總是大于長(zhǎng)光學(xué)橫波的頻率靜電介電常數(shù)無(wú)窮大，即晶體內(nèi)部出現(xiàn)自極化自由電子的費(fèi)米能及哪些因素有關(guān)？電子氣體的數(shù)密度一維，二維，三維自由電子的態(tài)密度及溫度關(guān)系是怎樣的？低溫下固體的比熱及溫度關(guān)系是怎樣的？為什么只有費(fèi)米面附近的電子對(duì)比熱有貢獻(xiàn)？近自由電子近似和緊束縛近似的適用范圍有何不同？其波函數(shù)有什么不同？其能隙產(chǎn)生的原因有何不同？近自由電子近似中什么情況用簡(jiǎn)并微擾？周期場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電子，在布里淵區(qū)邊界，其波矢和速度分別滿足什么方程？為什么周期場(chǎng)中電子的能量是波矢的偶函數(shù)和周期函數(shù)？一個(gè)能帶可填充多少個(gè)電子？ 2N為什么要引進(jìn)電子有效質(zhì)量這個(gè)物理量?進(jìn)有效質(zhì)量的意義在于它概括了晶體內(nèi)部勢(shì)場(chǎng)的作用，使得在解決晶體中電子在外力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，可以不涉及

內(nèi)部勢(shì)場(chǎng)的作用。有效質(zhì)量為負(fù)的物理意義是什么？有有效質(zhì)量及能帶的寬窄有關(guān)系嗎？因?yàn)椴ㄊ笧锽rilouin區(qū)邊緣處的k的電子波滿足布拉格反射條件，則電子波將要受到晶格原子的強(qiáng)烈反射，使得電子速度下降，從而隨著外力的作用，電子的動(dòng)量不斷増大，但是速度卻是不斷地減小，這就意味著具有負(fù)的有效質(zhì)量-般而言能帶寬有效質(zhì)量小，能帶窄有效質(zhì)量大周期場(chǎng)中電子的動(dòng)量和準(zhǔn)動(dòng)量是一回事嗎？在什么情況下它們相同？在準(zhǔn)經(jīng)典近似下電子的準(zhǔn)動(dòng)量遵循什么方程？用能帶論定性解釋硅為半導(dǎo)體，而二價(jià)堿土金屬是導(dǎo)體。堿土金屬為立方晶體，每個(gè)堿土金屬原子有兩個(gè)價(jià)電子,因此，總的價(jià)電子數(shù)為2N,而堿土金屬允許的狀態(tài)數(shù)為N-2-2N,如果電子全部填充第一布里淵區(qū)的狀態(tài)，形成滿帶，是絕緣體。然而對(duì)于堿土金屬實(shí)際上能帶是各向異性的,如圖所示：因而第一布里淵區(qū)存在未滿的狀態(tài)，而第二布里淵區(qū)也有電子占據(jù)態(tài)，在外場(chǎng)作用下，形成電流，因而，由于能帶的各向異性，堿土金丿為導(dǎo)體。向異性，堿土金丿為導(dǎo)體。緊束縛近似中的能帶和孤立原子中電子的能級(jí)有對(duì)應(yīng)關(guān)系嗎?

緊束縛近似中的能帶由孤立原子中的電子能級(jí)受鄰近原子的相互作用展寬而成35.在布里淵區(qū)邊界，費(fèi)米面為什么要鈍化?1:135.在布里淵區(qū)邊界，費(fèi)米面為什么要鈍化?1:1費(fèi)米面及布里淵區(qū)垂直；因?yàn)樯线吔珉娮铀俣瓤偸谴怪庇谶吺裁词莾r(jià)帶，空帶，導(dǎo)帶，禁帶？空穴的物理量及電子的物理量有什么對(duì)應(yīng)關(guān)系?價(jià)帶：價(jià)電子所處的能帶；空帶：沒(méi)有填充電子的能帶導(dǎo)帶：已填但未填滿電子，對(duì)導(dǎo)電有貢獻(xiàn)的能帶禁帶：介于能帶之間不能被電子填充的區(qū)域空穴帶正電荷e,空穴帶正電荷e,速度等于該電子速度，有效質(zhì)量為正，數(shù)值上等于該電子有效質(zhì)量的絕對(duì)值金屬的電導(dǎo)率及什么因素有關(guān)？其電阻及溫度關(guān)系怎樣？P=Po+Pl第一項(xiàng)由雜質(zhì)和缺陷對(duì)電子的散射引起，及溫度無(wú)關(guān)，后者由晶格振動(dòng)或聲子對(duì)電子散射引起，及溫度有關(guān)什么是朗道能級(jí)?晶體在外磁場(chǎng)作用下晶體電子磁場(chǎng)量子化所形成的能級(jí)能帶論解釋金屬、半導(dǎo)體和絕緣體。能帶論中，固體的能帶由準(zhǔn)連續(xù)分布的能力狀態(tài)組成，每個(gè)狀態(tài)可填充兩個(gè)電子，各能帶的電子狀態(tài)為2N,電子對(duì)能帶的填充遵循能量最低原理以及泡利不相容原理。

電子對(duì)能帶的填充可分為兩種情況。1） 電子恰好填充滿能量最低的一系列能帶，再高的能帶全部是空的。由于滿帶電子不導(dǎo)電，所有盡管有很多電子，不顯示導(dǎo)電性，成為非導(dǎo)體。2） 除去完全填滿的一系列較低的能帶外，還有只是部分填滿的能帶，由于部分填充的能帶中的電子導(dǎo)電，成為導(dǎo)體。該部分填充的能帶成為導(dǎo)帶。對(duì)于一種情