固物论述题.doc

1. 爱因斯坦模型各有何特点？解释其与实验结果偏差的原因？ 答：按爱因斯坦温度的定义，爱因斯坦模型的格波频率大约为1013Hz，属于光学支频率，但光学格波在低温时对热容的贡献非常小。低温下对热容贡献大的主要是长声学格波，也就是说爱因斯坦没考虑学声波对热容的贡献是爱因斯坦模型的低温与实验存在偏差的根源。 3.陶瓷中晶体对材料性能有很大的影响，试举例说晶界的作用？ 答：晶界是一种面缺陷，是周期性中断的区域，存在较高的界面能和应力，且电荷不平衡，故晶界是缺陷富集的区域，易吸附或产生各种热缺陷和杂质缺陷，与体内微观粒子（如电子）相比，晶界微观粒子所处的能量状态有明显差异，称为晶界态。在半导体陶瓷中，通常可以通过组成，制备工艺的控制，使晶界中产生不同的起源的受主态能级，在晶界产生能级势垒，显著影响电子的输出行为，使陶瓷产生一系列的点功能特性。这种晶界效应在半导体陶瓷的发展中得到了充分体现和应用。 4、从能带理论的角度简述绝缘体，半导体，导体的导电或绝缘机制。 答：①在金属能带中，价带与导带迭合、价带中存在空能级或者价带全满但导带中有电子，故电子易迁移进入较高能量状态的空能级中，金属具有优异的导电性。②在绝缘体的能带中，其价带全部填满，而导带全部为空能级，在价带与导带之间存在很宽的禁带，因而电子难以价带跃迁到导带中，绝缘体的导电性很差③半导体的能带结构与绝缘体相似，但其禁带较窄，因而在外电场的激发下，电子可由价带跃迁进入导带中而导电。如果在禁带中靠近导带（或价带）的位置引入附加能级将显著提高半导体的导电性。 5、经典的自由电子理论的要点，用其解释金属的电性能. 答：要点：金属晶体就是靠自由价电子和金属离子所形成的点阵间的相互作用而结合在一起的，这种相互作用称为金属键。①金属中存在大量可自由运动的电子，其行为类似理想气体；②电子气体除与离子实碰撞瞬间外，其它时间可认为是自由的。③电子—电子直接的相互碰撞（作用）忽略不计；④电子气体通过与离子实的碰撞而达到热平衡，电子运动速度分布服从M-B经典分布。 在金属中的自由价电子的数目是较多的而且基本上不随温度而变，所以当温度升高的时候，金属电导率的变化主要取决于电子运动速度。因为晶格中的原子和离子不是静止的，它们的晶格的格点上作一定的振动，且随温度升高这种振动会加剧，正事这种振动对电子的流动起着阻碍作用，温度升高，阻碍作用加大，电子迁移率下降，电导率自然也下降了。 6、索莫非量子理论的成功之处。①。解释了金属键的本质（详细解释）②对电子的比热问题进行了较好的解释（详细解释） 答：金属中的电子不受任何其他歪理的作用，彼此间也无相互作用，可把它看成是在一个长，宽，高分别为abc的方匣子中运动的自由粒子，在金属内部每一个电子的势能是一个常数（或者0）。在边界处和边界外面的势能则是无穷大。所以，可把金属中的电子看成是在具有一定深度 7、长光学支格波与长声学支格波本质上有和差别？ 答：长光学支格波的特征是每个原胞内的不同原子做相对振动，振动频率较高，它包含了晶格振动频率最高的振动模式。长声学支格波的特征是原胞内的不同原子没有相对位移，原胞做整体运动，振动频率较低，它包含了晶格振动频率最低的振动模式。波速是一常数，任何晶体都存在声学支格波、但简单晶格（非复式格子）晶体不存在光学支格波。 8、从导电率的角度简述绝缘体、半导体、导体的导电或绝缘体机制。 答：①从电导率角度讲，由于金属的可自由移动较多，所以电导率很大，并且是电导率随着温度的升高而降低。②从电导率角度讲，由于绝缘体的可自由移动电子很少，所以电导率很小，并且电导率随着温度的升高而升高。 9、按缺陷的空间分布的情况，对晶体的缺陷进行分类，并举例说明掺杂对材料结构和性能的影响。 答:①点缺陷：本征热缺陷（弗伦克尔缺陷，肖脱基缺陷），杂质缺陷（置换，填隙）色心，极化子。线缺陷：刃型位错，螺旋位错。面缺陷：小角晶界，晶界，堆积缺陷。体缺陷：孔洞，聚集，微裂纹。②在Fe中掺杂C，使C聚集在晶界，提高Fe的韧性；在Si中掺杂微量P、B等元素能使Si成为半导体，电导率得到大幅度提高，在白宝石Al203晶体中掺杂Cr替代Al，可由白宝石变成红宝石，改变了Al203晶体的光学特性。 10．简述石墨的结构特点，并说明其结构与性能的关系。 石墨晶体，是金刚石的同素异构体，组成石墨的一个碳原子以其最外层的三个价电子与其最近邻的三个原子组成共价键结合，这三个键几乎在同一平面上，使晶体呈层状；另一个价电子则较自由的在整个层中活动，具有金属键的性质，这是石墨具有较好导电本领的根源；层与层之间又依靠分子晶体的瞬时偶极矩的互作用而结合，这又是石墨质地疏松的根源。 11.简述离子晶体中缺陷对电导率有何影响？ 答：由于离子晶体是由正负离子在库伦