南航电子材料复习思考题1

一、名词解释(每小题3分)(每题3分,共9分)4.1.光折变效应电光材料的折射率在空间调制光强或非均匀光强的照射下发生相应的变化的现象，称为光致折射率变化效应，简称光折变效应。5.2.本征吸收限本征吸收通常是指带间吸收，即与能带和能带之间的电子跃迁有关的吸收。其特点是在不大的光谱范围内吸收系数突然增长。通常把吸收系数突然增至很大的光波长或频率称为半导体的本征吸收限。6.1电光效应外加电场引起晶体折射率发生变化的效应，称为电光效应。8.1霍尔效应4.2.光折变晶体材料由光致空间电荷场通过线性电光效应引起折射率变化的电光材料。5.1.本征吸收本征吸收通常是指带间吸收，即与能带和能带之间的电子跃迁有关的吸收。5.3激子吸收如果在能量为h的光子作用下，价带的电子受到激发但尚不能进入导带成为自由电子，即仍然受到空穴库仑场的作用，则形成互相束缚的受激电子-空穴对，它对外呈中性。这种彼此束缚的受激电子和空穴组成的系统称为激子。吸收光子形成激子的过程称为激子吸收。7.1粒子数反转要产生激光必须创造一定的条件使受激辐射的原子数大于吸收光子的原子数，或受激辐射光子数大于受激吸收光子数，即实现粒子数反转。8.2电极化将电介质放在电场中，其表面就感应出电荷的现象，称为电极化。8.3介质损耗单位时间内因发热而消耗的能量称为电介质的损耗功率或简称介质损耗，常用tan表示。其值越大，能量损耗也越大。8.4．铁电性某些热释电晶体的自发极化可在外加电场的作用下而反向，其自发极化强度与外加电场之间的关系（电滞回线）类似于铁磁体的磁滞回线。8.5．压电效应一些电介质在外力作用下发生形变而引起带电粒子相对位移时，总电矩发生改变，在某些表面会出现电荷积累的现象。二、填空题(每个空1分)(每题1分,共18分)4.1信息存储材料大体上可以分为（磁存储材料）、(光盘存储材料)和(光学全息存储材料)三种。5.1半导体光电子材料中发生的光电效应主要有（光电导）、（光生伏特效应）和（光电子发射）三种。前两种是内光电效应，第三种是外光电效应。6.1常见的非线性光学现象包括（光混频与光参量振荡）、（晶体的电光效应）和（晶体的光折变效应）。7.1激光固有的四大特征分别是（单色性）、（方向性）、（相干性）和（高亮度）。8.2根据其磁性和应用情况，把磁性陶瓷分为（）、（）、（）、（）、（）等。软磁铁氧体材料、硬磁铁氧体材料、旋磁(微波)铁氧体材料、矩磁铁氧体材料和压磁铁氧体材料、铁氧体吸波材料和磁流体材料等。（选填5种）4.2光盘由(基片)、(存储介质)和(保护层)组成。5.2半导体对光的吸收以及与之有关的光电离过程只能直接改变电子和空穴的数量与能量，为了出现光电势，还必须具备一定的附加条件，以使光生电子和空穴能够在空间分开。在不均匀半导体中，必须（存在内建电场），在均匀半导体中，必须具备另外一些附加条件，比如（电子和空穴迁移率不同）或（存在外加磁场）。5.3红外探测器材料分为（光子探测器材料）和（热探测器材料）两大类。6.2非线性光学晶体按物理效应可分（频率转换晶体）、（电光晶体）和（光折变晶体）。7.2激光器主要由（工作物质(基质和激活离子)）、（光放大器（激发源、泵浦））和（光谐振腔（共振腔）组成。8.1介质电极化的机制包括（位移极化）、（松弛极化）、（界面极化）、（谐振式极化）、（自发极化）等位移极化、松弛极化、界面极化、谐振式极化、自发极化五取四三、判断题：在你认为正确的题前面的括号内打“√”，如认为错误则打“×”。（每小题1分，共10分）（×）4.1．全息存储只存储物光的强度分布，不记录物光的相位分布。（√）4.2．光与半导体的相互作用与半导体的种类、入射光的波长和强度有关。（×）5.1．杂质吸收与激子吸收相同，都导致电子在能带与能带之间跃迁。（×）5.2．本征吸收一定在本征半导体中才会发生。（×）6.1．电光效应就是光电效应的另一个说法。（√）6.2．光折变效应的大小只与入射光的能量有关，而与光强无关。（√）8.1．功能陶瓷在形成固溶结构时，在结构不变的情况下，半径相当的离子最容易置换固溶。（√）8.2．功能陶瓷在形成固溶结构时，键型相似的物质有利于固溶。（×）8.3．利用压电材料的逆压电效应可以制备力传感器。四、单项选择题(每题1分)4.1．磁存储的模式主要有(A)；A．水平存储模式、垂直存储模式和杂化存储模式B．水平存储模式、纵向存储模式和杂化存储模式C，水平存储模式、垂直存储模式和纵向存储模式4.2．磁存储系统一般都包括(A)；A存储介质、换能器、传送介质装置以及匹配的电子线路B．存储介质、传送介质装置以及匹配的电子线路C．换能器、传送介质装置以及匹配的电子线路4.3.光盘是用（B）写入信息、读出信息的存储器件；A可见光B激光C红外光5.1（C）是半导体光电子材料中发生的一种外光电效应；A光电导B光生伏特效应C光电子发射5.2异质结太阳能电池通常（B）；A禁带宽度完全相同的两种材料组成B由禁带宽度不同的两种材料组成C由一种材料构成6.1下面不是非线性光学现象的是（C）；A光混频与光参量振荡B晶体的光折变效应C晶体的光电效应6.2（C）可以用于畸变像复原；A激光变频晶体B电光晶体的应用C光折变晶体的应用8.1陶瓷材料中化学键主要是（B）；A氢键和分子键B离子间和共价键C金属键8.2电介质材料（A）；A以感应方式来传递外界电场的作用和影响B以传导方式来传递外界电场的作用和影响C对外界电场无响应8.3压电材料与铁电材料的关系是(A)；A前者包含后者B．前者属于后者C．没有关系8.4．压电材料通常是()；A．导电材料B．半导体材料C．介电材料五、综合题4.1对颗粒涂布型磁存储材料，假定单畴退磁场能Ed与多畴结构的畴壁能Ew分别可以表示为：和，其中0、Ms和n/2分别为真空中的磁导率、材料的饱和磁化强度以及90畴壁能密度。试说明：1）存在一个临界半径R0，当颗粒半径RR0时，颗粒为多畴结构；当RR0时，颗粒为单畴结构。2）下图中M-D、S-D以及S-P三个不同颗粒直径范围内矫顽力MHc与颗粒直径d的关系。答：1）由题中给出的两式可以看出，R值对Ed的影响大于对Ew的影响。在颗粒半径R较大时，为降低Ed，晶体畴结构以多畴形式存在，这时能量最低。当颗粒半径R较小时，其退磁场能降低得很快，甚至可以忽略不计，这样颗粒中主要是畴壁能Ew起作用。这说明如果不形成多畴，以单畴形式出现，能量可以较低。当颗粒半径减小到某一特定值Ro时，将满足Ed=Ew，即也就是说存在一个临界半径R0，当颗粒半径RR0时，颗粒为多畴结构；当RR0时，颗粒为单畴结构。2）根据上面的分析，颗粒直径较大时（M-D），由于是多畴结构，磁化过程主要通过畴壁位移来实现，故矫顽力MHc较低。随着直径减小，退磁能迅速下降，当到达临界直径时，会出现单畴结构。此时磁化过程只能由畴的转动来实现，而转动过程必须克服较大的能量，所以矫顽力MHc增大，且有稳定的最大范围。如果颗粒直径继续减小到低于2R0则热扰动作用相对明显，矫顽力MHc逐渐下降（S-D）；当颗粒直径减小到某一临界值时，热扰动能会大于交换作用能，自发磁化被完全破坏，矫顽力MHc降低到零，出现超顺磁性（S-P）。32092RMEsd2/22nwRE202/09snMR5.1简述光生伏特效应产生的条件：在一定条件下受到光照作用的半导体中产生电动势的现象称为光生伏特效应。它是符号不同的光生载流子在空间中分开、移动和聚积的结果。半导体对光的吸收以及与之有关的光电离过程只能直接改变电子和空穴的数量与能量，为了出现光电势，还必须具备一定的附加条件，以使光生电子和空穴能够在空间分开。在不均匀半导体中，必须存在内建电场。在内建电场的作用下符号相反的载流子可以向相反方向移动并分别聚集起来。在均匀半导体中，没有内建电场，为了产生光电势，必须具备另外一些附加条件，比如电子和空穴迁移率不同，这使得在不均匀光照射时由于两种载流子的扩散速度不同而导致两种电荷分开，从而出现光电势——丹倍效应；或存在外加磁场，使得扩散中的两种载流子向相反方向偏转，从而产生光电势——光磁电效应。5.2异质结太阳能电池通常采用什么样的结构？为什么？异质结太阳能电池通常由禁带宽度不同的两种材料组成。这样转换率高，可利用光谱范围较宽。*****************6.1根据波矢的定义k=nk0/c推导当不考虑晶体对光波的吸收和色散时，晶体倍频效应的相位匹配条件就是倍频光的折射率与基频光的折射率相等7.1试画出原子的自发辐射、受激吸收和受激辐射跃迁示意图。