20110107.材料物理.07级大四上学期末.pdfVIP

南京大学 2010-2011 学年第 1 学期《材料物理》考试试卷 A 闭卷 2011年 1月7 日 题号 一 二 三 四 五 总分 得分 一、名词解释 （20 分=5×4 分） 1. 色心 2. 位错和伯格斯矢量 3. 同质外延和异质外延 4. 多铁材料（Multiferroic） 5. 金属表面等离子体极化激元（Surface Plasmon Polaritons） 二、简答题 （20分=4×5 分） 1. 简述第二类超导体和第一类超导体的区别，并能用草图说明；最近国际上发现的 Fe 基 超导体 AsFeF 体系属于第一类超导体还是第二类超导体呢？而 MgB2 体系属于哪一类超 导体呢？ 2. 请简述磁有序结构；并指明导致磁有序结构几种内在物理机制。 3. 压电效应和逆压电效应，并指出压电材料的晶格结构具有什么特征，请描述你举至少 3 种您所所知道的压电体的应用实例，并表明使用的是压电效应还是逆压电效应。 4. 请描述您所知道的几中能反映材料结构特征的材料表征手段（至少四种）。并指出三种 能够测量声子振动的测量方法。 三、（20 分）GaAs 是一个直接带隙半导体材料，其带隙宽度为 1.4eV，Zn 原子进行受主掺 杂，其空穴束缚能为 25meV。 1. 画出 GaAs 的能带示意图，并表示空穴的杂质能隙。 2. 在 GaAs 能带基础上，画出光子能量为 1.4eV 的单光子能级跃迁过程示意图。 3. 在 GaAs 能带基础上，画出光子能量大于 1.4eV的单光子能级跃迁过程示意图。 4. 一块 GaAs 样品，其中 Zn原子浓度为 2×1016cm-3，和 1×1013cm-3 的不知名施主。请 1 推导电子浓度 n 和空穴浓度 p 随温度的关系，并画出空穴浓度随温度倒数 的变化关 T 系（用对数坐标表示），在图线上表示其斜率，在 log(p) 坐标轴上标出关键点的数值 （即纵轴上的截距）。 四、（20 分）请详细推出一维带阻尼的谐振子模型（如下图示）的极化率，并画出极化率 实部和虚部随频率的变化关系图，振子阻尼系数为γ。 +e -e X 图 一维简谐偶极振子 11 年材物期末考 第 1 页/共 2 页    五、（20 分）一个二维晶体,其倒易点阵为六方点阵:a*=b*， =120°，其对应的正点阵的  晶格参数为 a 1) 使用未简约的图，画出其前三个布里渊区。假定其每个元胞里含有两个传导电子。 2) 考虑周期边界条件和弱的库仑势，画出在前三个布里渊区中的费米面。 3) 需要多大的带隙（和费米能比较），才能使第三布里渊区没有电子占据，需要多大 的带隙才能使第二布里渊区中没有电子占据。在这两种情况下，哪种是导体。 4) 考虑实空间中的三角晶格，波函数的零级特征矢量为 0 (x,y) ，一级特征矢量为  1 (x,y)，给出在最近邻耦合的紧束缚近似下，薛定谔方程的解的形式。并证明其 k a k 3a k a 2