2025年大学《应用物理学》专业题库—— 光电子材料在应用物理学中的研究.docxVIP

2025年大学《应用物理学》专业题库——光电子材料在应用物理学中的研究

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内。）

1.下列哪种材料通常表现为直接带隙半导体？（）

A.GaAs

B.Si

C.Ge

D.CdS

2.光电子效应中，光电效应是指（）。

A.入射光子激发材料产生热效应

B.入射光子被材料吸收并引起电离

C.入射光子将其能量传递给束缚电子使其逸出

D.入射光子与材料中的载流子相互作用产生共振吸收

3.光在介质中传播时，其相速度与真空中光速之比定义为（）。

A.折射率

B.折射角

C.反射率

D.透射率

4.对于p型半导体，其多数载流子是（）。

A.电子

B.空穴

C.电子和空穴

D.正离子

5.光致变色材料在光照下发生颜色变化，其主要机理涉及（）。

A.材料晶格结构的改变

B.材料化学成分的变化

C.材料能级结构的调谐

D.材料中结构单元的氧化还原反应

6.半导体PIN光电二极管中，I-V特性曲线在反向偏压下呈现指数增长的主要原因是（）。

A.饱和电流

B.漏电流

C.雪崩倍增效应

D.光电流

7.激光器产生激光输出的基本条件之一是（）。

A.粒子数反转

B.谐振腔

C.受激辐射

D.以上都是

8.非线性光学效应通常发生在（）。

A.低光强条件下

B.高光强条件下

C.低温条件下

D.磁场作用下

9.光纤通信中，减少信号衰减的主要技术途径之一是使用（）。

A.多模光纤

B.单模光纤

C.衰减较大的材料

D.衰减较大的连接器

10.能带理论中，描述电子无法占据的能量区域称为（）。

A.能带

B.禁带

C.晶格振动

D.载流子

二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上。）

1.半导体材料的能带结构由满带和空带以及中间的________带组成。

2.光电导效应是指材料在光照下其电导率________的现象。

3.描述光与介质相互作用，引起介质极化变化的物理量是________。

4.激光器中，实现粒子数反转分布通常需要能量较高的________激发。

5.光电探测器的基本性能参数包括响应度、探测率和________。

6.非线性光学材料通常具有较大的________系数。

7.光存储技术利用材料的光________特性来记录信息。

8.能带理论认为，导体、半导体和绝缘体的区别主要在于其________的宽度。

9.光纤通信中，信号在纤芯中以________形式传播。

10.光电子材料的制备方法包括气相沉积、________和溶胶-凝胶法等。

三、简答题（每小题5分，共15分。）

1.简述半导体材料中电子能级的概念及其与连续能带的形成原因。

2.简述光在介质中传播时发生色散现象的物理原因。

3.简述激光产生的四个基本必要条件。

四、计算题（每小题8分，共16分。）

1.一个直接带隙半导体，其禁带宽度为1.42eV。计算该材料能够吸收的光子的最大波长是多少（用米和纳米表示）？普朗克常数h=6.626×10?3?J·s，光速c=3×10?m/s。

2.已知某光电探测器的响应度为1A/W，探测面积为1cm2。当入射光功率为1mW时，该探测器产生的光电流是多少微安？

五、论述题（每小题10分，共20分。）

1.论述光电子材料在光通信领域中的重要性，并举例说明几种关键材料及其应用。

2.论述半导体能带结构与光电器件性能之间的关系，并选择一种具体的光电器件（如LED或太阳能电池）进行阐述。

---

试卷答案

一、选择题

1.A

2.C

3.A

4.B

5.D

6.C

7.D

8.B

9.B

10.B

二、填空题

1.禁带

2.增大

3.极化强度

4.激发

5.噪声等效功率

6.非线性

7.吸收

8.禁带

9.模式

10.溅射沉积

三、简答题

1.解析思路：首先说明在孤立原子中，电子只能占据分立的能级。然后解释当大量原子聚集