固体物理复习整理

固体物理复习整理第12章1．什么是布拉菲格子？2．布拉菲格子与晶体结构之间的关系.3．什么是复式格子？复式格子是怎么构成的？4．原胞和晶胞是怎样选取的？它们各自有什么特点？5．如何在复式格子中找到布拉菲格子？复式格子是如何选取原胞和晶胞的？6．金刚石结构是怎样构成的？7．氯化钠、氯化铯的布拉菲格子是什么结构?8．密堆积有几种密积结构?它们是布拉菲格子还是复式格子?9．8种独立的基本对称操作是什么?10．7大晶系是什么?11．怎样确定晶列指数和晶面指数？12．晶面指数与晶面在三坐标轴上的截距之间的关系？13．通过原点的晶面如何求出其晶面指数？14．倒格子的定义？正倒格子之间的关系？内容正空间：晶体的结构以及特点正空间：晶体的结构参数的确定→晶向指数和晶面指数从正空间到倒空间→倒格子和布里渊区晶体所呈现的物理性质来源其特殊的空间结构，所以对其空间结构的了解以及描述很有必要；而对于涉及到波函数，比如格波→晶格振动（13章）和电子波→能带论（14章）的讨论都是在倒空间中完成的，所以本章还涉及到正空间和倒空间的相互转换，以及布里渊区概念的提出和构建。概念格点和基元布拉菲格子（简单格子）和复式格子原胞和晶胞七大晶系和十四种布拉菲格子立方晶系的三种布拉菲格子：简单立方、面心立方、体心立方的结构特点——晶胞（立方晶系）和原胞基矢的建立立方晶系的几种复式格子：氯化钠结构、氯化铯结构、金刚石结构和闪锌矿结构——结构特点和代表物质最密堆积的两种基本方式：ABAB→六方密堆积（六方晶系的复式格子）和ABCABC→立方密堆积（立方晶系的布拉菲格子：面心立方）晶体的八种独立的宏观对称要素：C1、C2、C3、C4、C6、σ、i、S432点群和230空间群倒格矢和晶面以及晶面间距之间的关系？倒格矢和正格矢之间的关系？布里渊区物理性质的重复？方法一维、二维和三维晶体的原胞和晶胞的选取，以及其基矢的建立，格矢的确定？（包括简单格子和复式格子）晶向指数和晶面指数的确定？（从图到指数，依据指数画图）正格子到倒格子的转换——原胞基矢的互换：一维、二维和三维（立方晶系的正倒格子关系）？求正格子和倒格子的体积Ω和Ω*？布里渊区的几何画法？布里渊区边界方程应用？第13章1．一维单原子晶格的色散关系？色散关系周期性的物理意义？2．一维双原子晶格的色散关系?3．同一原胞内两种原子有什么振动特点？4．晶格振动的波矢数、格波支数及格波数是如何确定的？5．声子这个概念是怎样引出的？它是怎样描述晶格振动的？内容对晶格振动形态的描述：从运动方程到色散关系；（简单的一维无限长模型）周期边界条件以及对格波状态的讨论（多维有限长模型——原胞数有限）格波的能量——声子的引出晶格比热——声子能量的进一步讨论概念1、一维单原子和一维双原子的色散关系？2、声学波和光学波的运动特点？3、波恩卡门条件：格波支数、每支格波格波数、总格波数（n维有限——简单或者复式格子）4、声子的基本概念——格波能量量子化——公式？5、了解，晶格比热的历史沿革——经典下的矛盾，爱因斯坦和德拜模型的成功与不足？方法1、运动方程→试探解→色散方程？2、利用周期边界条件求格波波矢（状态）？第14章1.驻波边界条件与行波边界条件下的状态密度分别怎么表示?2.一维、二维、三维晶格的能级密度如何求出？3.在什么情况下电子的费米统计可用玻尔兹曼分布来描述？4.布洛赫定理的内容是什么?5.布洛赫波函数的形式？6.禁带出现的位置和禁带宽度与什么有关?7.每个能带能容纳的电子数与什么有关？8.如何运用紧束缚近似下得出的能量公式？9.布洛赫电子的速度和有效质量公式？10.有效质量为负值的含义？11.绝缘体、半导体、导体的能带结构及电子填充情况有什么不同？12.空穴的定义和性质？内容金属的索末菲自由电子模型；能带论：布洛赫定理（周期势场下电子波函数的基本形式）、近自由电子近似（弱周期场——近自由电子——外层电子）、紧束缚近似（紧束缚的原子内层电子）、电子的准经典运动（速度和有效质量的提出）能带论的应用：导、半、绝的区分概念1、费米能级的概念？2、温度变化下，电子的统计分布将发生什么变化？3、费米狄拉克统计分布和玻尔兹曼统计分布的公式以及区分？4、布洛赫定理的两种描述（公式）以及物理意义？5、三种能区图以及物理意义——近自由电子近似的结论？6、布洛赫电子的速度公式以及有效质量公式？（一维二维三维）7、有关布洛赫电子速度和有效质量的讨论？8、有效质量为负值时的讨论？9、满带、未满带的导电机理？10、金属未满带形成的两种情况？11、导体、半导体、绝缘体的区分？12、空穴的定义，以及和电子的各方面的比较？方法1、不同边界条件下的状态密度讨论？——3)L2(？2、根据能量公式求得能态密度？——构建微元或者从等能面出发讨论。3、求T=0K的费米能级0FE？4、通过布洛赫定理求状态波矢？5、已知正格子晶体，求得紧束缚近似的能量公式？6、根据能量公式求得：电子运动速度、电子和空穴的有效质量、能带宽度ΔE、禁带宽度等？第15章1、半导体呈本征型的条件？2、什么是非简并半导体？什么是简并半导体？3、N型和P型半导体在平衡状态下的载流子浓度公式？4、非简并半导体的费米能级随温度和杂质浓度的变化？5、半导体在室温全电离下的电中性条件？6、由于简并半导体形成杂质能带，能带结构有什么变化？内容半导体（硅、锗）的能带结构；本征半导体和杂质半导体；非简并半导体平衡状态下的讨论；简并半导体概念1、导带、价带、导带底EC、价带顶EV、导带（底）电子、价带（顶）空穴？2、硅、锗半导体的导带和价带结构；3、直接带隙半导体和间接带隙半导体的区分，以及典型的物质？4、有关“本征”的定义：本征半导体、本征费米能级、本征载流子浓度、本征激发、本征激发的电中性条件；5、有关“杂质”的定义：杂质半导体、杂质（施主&受主）、杂质能级（施主能级ED&受主能级EA）、杂质电离能（施主电离能ΔED&受主电离能ΔEA）；6、杂质补偿的概念？7、类氢模型的讨论；8、平衡状态下，非简并半导体和简并半导体的载流子（电子和空穴）浓度公式，公式的物理解释以及与温度和能量之间的关系；9、本征半导体：本征载流子的来源？本征载流子浓度随温度的变化？本征费米能级的位置？10、平衡状态下，非简并半导体的费米能级变化——随温度、掺杂类型和掺杂浓度？11、关于非简并半导体和简并半导体的定性描述：电子占据、公式、统计分布、费米能级、掺杂、00pn、室温电离程度等……12、简并化条件？弱简并条件？13、杂质能级电子和空穴占据几率以及浓度公式？14、电中性条件的讨论？方法1、利用非简并能带公式完成一些推导和计算？（结合后续章节的物理概念）2、利用杂质补偿完成一定的推导和计算？3、利用电中性条件完成一些推导和计算？4、利用2i00npn实现一些推导和计算？第16章1、散射的原因是什么？2、载流子的迁移率和电导率公式？内容载流子的散射；半导体的漂移运动以及迁移率、电导率和电阻率、漂移运动一起的电流密度的公式；概念1、散射的原因，以及主要的散射机制？2、公式：迁移率、电导率、电阻率、漂移运动的电流密度方法可以利用以上公式实现一些推导和计算？（与半导体其他章节的物理概念相结合）第17章1、什么是准费米能级？2、多子的准费米能级偏离平衡费米能级与少子的偏离有什么不同？3、爱因斯坦关系式？内容非平衡载流子以及准费米能级的概念；复合理论与非平衡载流子寿命的讨论；载流子的扩散运动爱因斯坦关系式概念1、非平衡载流子的概念？2、非平衡载流子寿命的概念——平均寿命——注入或者抽取的非平衡载流子浓度衰减到原先1/e所需时间？公式17.1-6的物理含义？3、准费米能级的概念，以及光学小注入下电子和空穴准费米能级的定性描述？4、半导体偏离热平衡的程度：公式17.1-17？5、平衡载流子复合的分类？6、深能级是有效地复合中心？7、载流子扩散运动产生的原因？扩散系数的概念？8、扩散流密度和扩散电流密度的公式？9、稳态扩散的概念，以及对公式17.4-3，17.4-5的物理解释？10、扩散流电流密度公式？扩散运动和漂移运动共存下的电流密度？11、爱因斯坦关系式？物理意义？方法1、小注入小准费米能级的讨论：公式分析？作图比较？2、扩散和漂移运动电流密度的讨论？第18章1、什么是P-N结的空间电荷区？自建场是怎样建立起来的？2、平衡P-N结和非平衡P-N结的能带图？3、什么是功函数？什么是电子亲和能？4、金属-半导体接触的四种类型？5、金属-半导体整流接触特性的定性解释？6、在考虑表面态的情况下，怎样形成欧姆接触？内容P-n结半导体表面效应金半接触概念1、平衡状态下费米能级是统一的？2、P-n结：自建场？空间电荷区？接触电势差？势垒高度？3、平衡p-n结的三个部分以及非平衡p-n结的五个部分：名称？费米能级？载流子浓度分布？非平衡载流子分布？4、理想p-n结的概念？5、肖克莱方程？物理含义？6、P-n结击穿和电容的类型？7、表面施主态？表面受主态？8、半导体表面态的三种状态（n型p型）——能带弯曲：多子积累、多子耗尽、反型？9、功函数？电子亲和能？En？肖特基势垒高度？费米能级的关系?10、肖特基势垒模型下的四种类型？11、金半整流接触正反偏压的连接：n型？p型？12、金半整流接触和半导体p-n结工作方式的异同？13、肖特基势垒二极管的电流密度方程以及物理意义？14、常用的半导体欧姆接触如何实现——隧道效应？方法1、p-n结平衡和非平衡能带图？2、接触电势差、势垒高度的一些讨论？3、金半整流接触的类型判定？