固体物理学重要知识点(共3页).docx

精选优质文档-倾情为你奉上（1）Hall系数 Hall系数 对于自由电子：q =e，所以， 其中，n为单位体积中的载流子数，即载流子浓度。 由Hall系数的测量不仅可以判断载流子的种类（带正电还是带负电），而且还是测量载流子浓度的重要手段。载流子浓度越低，Hall系数就越大，Hall效应就越明显。（2）F-D分布函数 FermiDirac分布函数 其中 m是电子的化学势，其物理意义是在体积不变的情况下，系统增加一个电子所需的自由能。从分布几率看，当Em时，f(m)1/2 ，代表填充几率为1/2的能态。 当Em >几个kBT时，exp(Em)/ kBT >>1 ， 有：这时，FermiDirac分布过渡到经典的Boltzmann分布。且f(E)随E的增大而迅速趋于零。这表明： Em >几个kBT的能态是没有电子占据的空态。（3）Bloch函数及其物理意义Bloch函数 行进波因子 表明在晶体中运动的电子已不再局域于某个原子周围，而是可以在整个晶体中运动的，这种电子称为共有化电子。它的运动具有类似行进平面波的形式。那么，周期函数 的作用则是对这个波的振幅进行调制，使它从一个原胞到下一个原胞作周期性振荡，但这并不影响态函数具有行进波的特性。（4）波失k的物理意义，态空间点阵，分布密度，简约区，k取值总数波失k的物理意义:表示不同原胞间电子波函数的位相变化。 不同的波矢量k表示原胞间位相差不同，即描述晶体中电子不同的运动状态。态空间点阵:k取值不连续，在k空间中，k的取值构成一个空间点阵，称为态空间点阵。分布密度：在k空间中，波失k的分布密度为简约区： （ 简约区）k取值总数：在简约区中波失k的取值总数为（5）金属，半导体电导率随温度变化的差异金属而言：Fermi能级位于导带内，所以温度变化激发的载流子的贡献可以基本不用考虑；那么：随温度升高，晶格的振动加剧，从而导致载流子受到晶格振动所引起的散射，也就是声子的散射加强；从而电阻率增加，电导率下降；半导体而言：Fermi能级位于导带和价带之间，温度变化激发的载流子的贡献必须考虑；随温度升高，从价带激发到导带的载流子数目增加，即有更多的载流子参与了导电，从而电阻率降低，电导率上升。半导体的电导率对温度比较敏感，温度上升会使电导率明显增加。（6）光吸收及光发射光吸收：当光通过材料时，光与材料中的原子（离子）、电子相互作用时即可发生光的吸收光发射：物体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导至发光的现象。它大致经过吸收、能量传递及光发射三个主要阶段，光的吸收及发射都发生于能带之间的跃迁，都经过激发态。（7）二次电子，透射电子及其应用二次电子（SE）：从距样品表面100A左右深度范围内激发出来的低能电子（<50ev）。主要特点：对样品表面形貌敏感；空间分辨率高；信号收集率高；应用：扫描垫子显微镜（SEM）透射电子（TE）：如果样品够薄（<1m）透过样品的入射电子为透射电子，其能量近似于入射电子能量。主要特点：质厚衬度效应；衍射效应（Bragg方程）；衍衬效应（位向或结构）；应用：透射电子显微镜（TEM）（8）Eg影响因素及其尺寸关系 影响因素：禁带宽度是半导体的一个重要特征参量，其大小主要决定于半导体的能带结构，即与晶体结构和原子的结合性质等有关。尺寸关系：当半导体晶粒尺寸小到一定值时（110nm），就会表现出量子尺寸效应。量子尺寸效应会使其导带和价带能级变成分立能级，能隙变宽，这意味着纳米半导体粒子具有更强的氧化或还原能力。但这同时也意味着吸收带蓝移，光谱响应范围变窄了，因此随晶体尺寸的减小，光催化效率将会出现最大值。（9）倒格子与正格子关系 （10）晶格振动及声子晶格振动：晶体中原子在格点附近的热振动；声子：晶格振动的简正模式（或格波）的能量的量子称为声子（11）能带计算方法近自由电子近似：在周期场中，若电子的势能随位置的变化（起伏）比较小，而电子的平均动能要比其势能的绝对值大得多，这样，电子的运动几乎是自由的。因此，我们可以把自由电子看成是它的零级近似，而将周期场的影响看成小的微扰。紧束缚近似：当晶体中原子的间距较大，因而原子实对电子有相当强的束缚作用。因此，当电子距某个原子实比较近时，电子的运动主要受该原子势场的影响，这时电子的行为同孤立原子中电子的行为相似。这时，可将孤立原子看成零级近似，而将其他原子势场的影响看成小的微扰。这种方法称为紧束缚近似 (Tight Binding Approximation)。（12）导体、半导体及绝缘体能带解释按固体能带理论，物质的核外电子有不同的能量。根据核外电子能级的不同把他们的能级划分为三种能带：导带、禁带和价带（满带）。在禁带里，是不允许有电子存在的。禁带把导带和价带分开，对于导体，他的大量电子处于导带，能自由移动。在电场作用下，成为载流子。因此，导体载流子的浓度很大。 对于绝缘体和半导体，电子大多数都处于价带，不能自由移动。但在热、光等外界因素的作用下，可以使少量价带中的电子越过禁带，跃迁到导带上成为载流子。 绝缘体和半导体的区别主要是禁带宽度不同。半导体的禁带很窄（一般低于3ev），绝缘体的禁带宽一些，电子的跃迁困难得多。因此，绝缘体的载流子浓度很小。导电性很弱。实际绝缘体里，导带里的电子不是没有，并且总有一些电子会从价带跃迁到导带，但数量极少。所以，在一般情况下，可以忽略在外场作用下他们移动所形成的电流。但是，如果外场很强，束缚电荷挣脱束缚而成为自由电荷，则绝缘体就会被“击穿”而成为导体。（13）解理面、表面及其各自面指数关系面的催化活性等 矿物晶体在外力作用下严格沿着一定的结晶方向破裂，并且能裂出光滑平面的性质称为解离，这些面称为解理面。 解理面一般光滑平整，一般平行于面间距最大、面网密度最大的晶面，因为面间距大，面间的引力小，这样就造成解理面一般的晶面指数较低。（14）能带形成的主要原因 V成都市五对得起啊呜·额驸，使得晶体内电子的能量状态不同于孤立原子中的电子，晶体内电子的能量可以处于一些允许的范围之内，这些允许的范围称为能带。 而不能处于两个能带之间的区域称为禁带。（15）能态密度及费米面能态密度 dZ为能量在EE+dE两等能面间的能态数（考虑了电子自旋），即能态密度为能带中单位能量间隔内的电子能态数。 dZ=2r(k)´(k空间中能量在EE+dE两等能面间的体积) 近自由电子的能态密度 N（E） 紧束缚近似的能态密度 电子的能态密度并不是均匀分布的，电子能量越高，能态密度就越大。 费米面 是最高占据的等能面，k空间中能量为的E等能面E(k)= E， 是F0K时电子占据态与非占据态的分界面。这里仅就近自由电子的费米面结构进行讨论。 对金属，由于E>>KBT，所以，在T>0时，只有费米面附近的少量电子受到热激发，其费米半径的相对变化为 在室温下，这个比值约为102，因此，可以认为金属的费米面基本上与T无关。专心-专注-专业