电子材料期末练习题及部分作业答案

.填空练习：1、信息、和是现代人类社会赖以生存和发展的三大支柱。2、晶体的宏观特性除了自范性、均一性、稳定性外，还具有和，晶体的这些宏观特性是由晶体内部结构的周期性决定的。3、如果晶体由完全相同的一种粒子组成，而粒子可被看作小圆球，则这些全同的小圆球最紧密的堆积称为，其配位数最大，为。4、常见的点缺陷除了空位，还包括和。5、实际晶体中存在各式各样的缺陷，其微观缺陷包括点缺陷、和。6、晶体中粒子的扩散可归纳为两种典型的形式，即扩散和扩散。7、在半导体电子器件的制作中所使用的扩散方式主要有两种类型，即恒定表面源扩散和。8、线缺陷主要指位错，位错有两种基本类型，即和。9、任何物质，只要存在载流子，就可以在电场作用下产生导电电流。按导电载流子的种类，电子材料的电导可分为和。10、电介质在电场的作用下产生感应电荷的现象，称之为。11、克劳修斯-莫索蒂方程建立了可测物理量r（宏观量）与质点极化率（微观量）之间的关系，其方程表达式为。12、复介电常数的表达式为，复介电常数的虚部表示。13、介质的特性都是指在一定的电场强度范围内的材料特性，当电场强度超过某一临界时，介质由介电状态变为导电状态，这种现象称为，相应的临界电场强度称为。14、在较强的交变电场作用下，铁电体的极化强度P随外电场呈非线性变化，而且在一定的温度范围内，极化强度P呈现出滞后现象，这个P—E回线就称为。15、温度变化引起材料中自发极化改变、表面产生净电荷的现象称为。16、铁磁体在很弱的外加磁场作用下能显示出强磁性，这是由于铁磁体内部存在着自发磁化的小区域的缘故。17、在较强的交变磁场作用下，铁磁体的磁感应强度B随外磁场呈非线性变化,而且磁感应强度B呈现出滞后现象，这个B—H回线就称为。18、增益系数g的物理意义是。19、吸收系数α的物理意义是。20、根据半导体材料的禁带宽度可算出相应的本征吸收长波限。如硅材料的禁带宽度为1.12eV，则吸收波长限等于，GaAs的禁带宽度为1.43eV，则吸收波长限等于。简答题练习：（课本里如果答案不清晰的可参考PPT上的描述！）1、常见的液晶材料有哪几种类型并简要说明它们的主要特点。2、什么是软磁和硬磁材料？比较它们磁滞回线的特点。3、什么是材料的压电性，压电效应包括哪两种并说明。4、什么是半导体的光电导效应，什么是本征光电导。5、什么是磁光效应、法拉第效应和克尔效应。6、什么是辐射复合和无辐射复合，什么是内量子效率和外量子效率。计算题练习：1、金属钙具有面心立方晶格，钙的原子半径为180pm。(1)计算晶胞的边长；(2)1cm3钙晶体中有多少个晶胞；(3)计算金属钙的密度。(金属钙的摩尔质量为40.08g/mol)2、分别求出简单立方、体心立方、面心立方的密堆度。部分作业的答案：第三章作业：画图说明什么是霍尔效应，并简要说明霍尔效应的应用。电子电导的特征是具有霍尔效应。如图所示，在沿试样y轴方向通入电流，同时在x轴方向施加一磁场B，那么在z轴方向将产生一电势差UH，这一现象称为霍尔效应。利用霍尔效应可检验材料是否具有电子电导以及利用霍尔电压的正负判断半导体的导电类型。第四章作业：什么是电介质？比较位移式极化和松弛式极化的特点。在电场作用下，能建立极化的一切物质叫电介质。通常是指电阻率大于1010·cm的一类在电场中以感应而并非传导的方式呈现其电学性能的物质。电介质极化的基本形式分为两种，第一种是位移式极化。这是一种弹性的、瞬时完成的极化，不消耗能量。第二种属于松弛极化，这种极化与热运动有关，完成这种极化需要一定的时间，并且是非弹性的，因而消耗一定的能量。第五章作业：何为抗磁体、顺磁体和铁磁体？抗磁体物质的原子磁矩为零，即不存在永久磁矩。当放入外磁场中时，外磁场使电子轨道改变，感生一个磁矩，且其方向与外磁场方向相反，表现为抗磁性。顺磁体物质的原子内部存在永久磁矩，但在无外加磁场时，由于顺磁物质的原子做无规则热振动，宏观看来，没有磁性；在外加磁场作用下，每个原子磁矩比较规则地取向，物质显示极弱的磁性。铁磁体物质即使在较弱的磁场内，也可得到极高的磁化强度，而且当外磁场移去后，仍可保留极强的磁性。铁磁体在很弱的外加磁场作用下能显示出强磁性，这有由于铁磁体内部存在着自发磁化的小区域磁畴的缘故。抗磁体和顺磁体的磁化率较小，两者属于弱磁质。铁磁体的磁化率很大，属于强磁质。第五章作业：为什么含有未满电子壳层的原子组成的物质中只有一部分具有铁磁性？物质的磁性与原子、电子结构有着密切的关系。原子中如果有未被填满的电子壳层，其电子的自旋磁矩未被取消（方向相反的电子自旋磁矩互相抵消），则原子具有永久磁矩，这是物质具有磁性的必要条件。但并不是所有未填满电子的原子都具有磁性，处于不同原子之间，未被填满壳层上的电子所发生的特殊相互作用，是物质具有磁性的根本原因。这一特殊作用叫交换作用。电子的“交换作用”是物质具有磁性的重要条件。第六章作业：何为直接跃迁和间接跃迁？请画图说明。在光照下，电子吸收光子能量后的跃迁过程，除了能量必须守恒外，还必须满足动量守恒。如图所示，对于直接带隙半导体，导带极小值和价带极大值对应于相同的波矢，其本征吸收过程中，产生电子的直接跃迁。对于间接带隙半导体，导带极小值和价带极大值对应于不同的波矢，其本征吸收过程中，产生电子的间接跃迁。在间接跃迁过程中，是电子、光子和声子三者同时参与的过程。第三章作业的部分答案：1、已知硅的密度为2.33g/cm3，其原子量为28g/mol，硅在室温时本征载流子浓度310103.1cmni，电子和空穴迁移率分别为1121350sVcme和112500sVcmh，当掺入百万分之一的砷后，设杂质全部电离，试计算其电导率比本征硅的电导率增大了多少倍。解：每cm3中Si原子的数=32323/105.0281002.633.2cm则硅的本征电导率为161910)(1085.3106.1)5001350(103.1)(cmenheii掺杂后，砷的浓度为317623/105.010105.0cmn所以n型硅的电导率为11917)(8.10106.11350105.0cmenen所以，掺杂砷的电导率与本征硅的电导率比为6108.2in倍。2、已知某半导体材料的禁带宽度eVEg67.0，在只考虑本征热激发的情况下，计算该材料在室温20℃及300℃温度下由热激发所产生的电子数及20℃和300℃下材料的电导率。（设电子状态密度N=1023cm-3，k=8.6*10-5eV/K，载流子迁移率1121128600,250sVcmsVcmeh，且迁移率不随温度变化）。解：在室温20℃由热激发产生的电子数为3172352311067.1)3.13exp(10)293106.8267.0exp(10)2exp(cmkTENng在室温300℃由热激发产生的电子数为320235232101.1)8.6exp(10)573106.8267.0exp(10)2exp(cmkTENng根据本征电导率公式，)(hene，则室温20℃下材料的电导率为12191711)(103.2106.1)2508600(1067.1)(cmenhe300℃下材料的电导率为15192022)(1056.1106.1)2508600(101.1)(cmenhe