2022年材料物理复习资料 .pdf
读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思第一章1. PN 型半导体多数载流子是电子的半导体是N 型半导体；多数载流子是空穴的半导体是P型半导体。2. 浅杂质能级，深杂质能级掺杂杂质能级距导带或价带比较近，这类能级为浅杂质能级；杂质能级距离导带和价带比较远，这类能级为深杂质能级。3. 半导体中费米能级的位置对于本证半导体而言，绝对温度下的费米能级位于禁带中央， 随着温度的升高， 费米能级逐渐增加。对于掺杂半导体而言， n 型半导体的Ef位于禁带的上半部，掺杂浓度越高，Ef便越高，导带中的电子越多；并且随温度的升高，Ef逐渐趋向于禁带的中间，在高温时达到本证，即Ef=Ei。 P型半导体的Ef位于禁带的下半部，掺杂浓度越高，Ef便越低，价带中的空穴越多；并且随温度的升高，Ef逐渐从价带方向趋向于禁带的中间，在高温时达到本证，即Ef=Ei。4. 激子的概念如果光子的能量小于禁带宽度，价带上的电子吸收了光子能量以后不足以跃迁至导带，但是，这个离开价带上的带负电的电子可以同留在价带上的带正电的空穴形成一个较弱的束缚态，这个由电子 -空穴对组成的束缚态称为激子。5. 半导体的电阻率和温度的关系本征半导体： 由于没有电离杂质的散射作用，载流子浓度仅由本征激发所决定。温度升高时， 本征激发急剧增加，载流子浓度也迅速增加。因此，本征半导体的电阻率随温度的升高而单调下降。杂质半导体：AB 段：杂质电离随温度升高而增加，散射较弱 ,，电阻率随温度升高而降低。BC 段：杂质电离完成，本征激发较少，载流子浓度不随温度变化，散射随温度增加而增加，电阻率随温度升高而增加。C点后：本征激发强烈，载流子浓度随温度升高而增加， 浓度成了控制电阻率的主要因素，随温度升高而降低。6. 光吸收本征吸收、激子吸收、杂质吸收、自由载流子吸收、声子吸收精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思第二章1. 光纤的性能参数及其作用相对折射率差：表征光被约束在光纤中的难易程度。越大， 越容易将传播光束约束在纤芯中。受光角：把允许的最大入射角的2 倍称为受光角。数值孔径：相应于临界角的入射角反映了光纤集光能力的大小，通常被称为孔径角.数值孔径与孔径角的大小相关。NA 表示光纤接收和传输光的能力，NA(或c)越大，光纤接收光的能力越强，从光源到光纤的耦合效率越高。NA 越大，纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好；但NA 越大，经光纤传输后产生的信号畸变越大，因而限制了信息传输容量。所以要根据实际使用场合，选择适当的NA。折射率分布函数：归一化频率：与参数（、n1、 a有关）截止波长： 当 V2.405时，假如光源波长减小得足够小时，单模光纤将变成多模光纤，高阶模也将在光纤中传输。因此光纤变成单模的截止波长c。2. 光纤的损耗1. 吸收损耗(1) 本征吸收：本征吸收来自基质材料电子跃迁和分子振动产生的吸收。(2) 杂质吸收：杂质吸收是由于材料不纯造成的。2. 散射损耗：(1)光波导散射：原料中的杂质、光纤拉制过程中产生的气泡、粗细不均匀、纤芯与包层间界面不平滑等都会引起散射。(2)瑞利散射：瑞利散射是光纤材料在固化时局部密度起伏造成折射率不均匀而产生的。瑞利散射损耗和本征吸收损耗是光纤的固有损耗，决定着光纤损耗的最低理论极限。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思3. 光纤的色散，如果设计避免色散多模色散：又称模式色散，只存在于多模光纤中。材料色散（ DM）：由于光纤材料折射率随入射光频率不同而变化，产生色散波导色散（ DW）：传输模的群速度对光的波长不是常数，同时光源又有一定色散现象。在略高于ZMD 点的附近，可以找到某波长，该波长处材料色散同波导色散相抵消，总色散为零，称为光纤零色散点。第三章1. 荧光和磷光根据余晖时间来判断荧光、磷光。2. 液晶的分类，细分根据液晶形成的条件和组成，可以将液晶分为热致液晶和溶致液晶两大类。热致液晶的液晶相是由温度变化引起的；溶致液晶是由符合一定结构要求的化合物与溶剂组成的体系，其液晶相与温度和组成有关。按液晶分子的形状分，棒状分子液晶、板状分子液晶、碗状分子液晶。热致液晶又可分为向列相、胆淄相、近晶相。3. PDP 发光原理光致发光， 其发光原理与荧光灯相同。由于放电效应，电子和水银处于等离子体状态。在两者碰撞时， 水银被激发到高能量状态，当它从高能量状态恢复到低能量状态时，将发出紫外线。接着，紫外线激发管内壁上的荧光体，荧光体回到基态时可以发射出可见光。与荧光灯的不同：放电气体主要是Xe；发光面积小；放电电极间隔小；RGB 空间分离；可以认为它是将RGB发光的许多微小荧光灯排列在平面制成的。4. 液晶的参数相变温度：向列相液晶相变温度指晶体转变向列相温度和向列相转变各向同性液态温度粘度：与液晶响应速度关系密切，粘度大小与温度有关，温度降低，黏度增加很快。具有各向异性。介电常数： 决定液晶分子在电场中的行为0 为正性 (p 型液晶 )；0；胆甾液晶，R0时，颗粒为多畴结构；当REg1）将全部在宽带半导体中被吸收，而长波部分（hvhvEg2的光子所产生的自由载流子，以及在宽带材料部分的结区和离结区边缘小于扩散长度范围内，吸收了hvEg1的光子产生的载流子将被收集。但是吸收 hvEg1 的光子产生的载流子所占比例不大。这样，由于异质结中存在宽带材料的“窗口效应”，其光谱灵敏区是Eg1-Eg2带。这种情况使得人们有可能制造出转换效率较高并且利用光谱范围较宽的太阳能电池。第六章1. 软硬性参杂软性掺杂： 软性掺杂是指La3+、Bi3+、Nb5+、W6+等高价离子分别置换Pb2+或 Zr4+、Ti4+等离子，在晶格中形成一定量的正离子缺位（主要是A 位），由此导致晶粒内畴壁容易移动，结果使矫顽场降低， 使陶瓷的极化变得容易，因而相应地提高了压电性能。另外，空位的存在增加了陶瓷内部的弹性波的衰减，引起机械品质因数Qm和电气品质因数Qe的降低， 但其介电常数增大。硬性掺杂： 硬性掺杂与高价离子软性掺杂的作用相反：离子置换后在晶格中形成一定量的负离子（氧位） 缺位， 因而导致晶胞收缩，抑制畴壁运动， 降低离子扩散速度，矫顽电场增加，从而使极化变得很困难，压电性能降低，Qm和 Qe变大，介电损耗减少。2. 敏感性材料的工作原理敏感陶瓷材料是指当作用于这些材料制造的元件上的某一外界条件（如温度、压力、湿度、气氛、电场、磁场、光及射线等）改变时，能引起该材料某种物理性能的变化，从而能从这些元件上准确迅速地获得某种有用的信号。可分为热敏、 压敏、 湿敏、气敏、电敏和光敏等。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思3. 几个极化，时间，机理（1）位移极化电子位移极化：外加电场时，离子或原子正负电荷中心分离，形成感应偶极矩，10-1410-15s。离子位移极化：外加电场时，正负离子相对运动，形成偶极矩，10-1210-13s。（2）松弛极化电子松弛极化：外电场的作用下，弱束缚电子的运动具有方向性而呈现极化，10-210-9s。离子松弛极化：在外电场作用下，弱联系的离子在电场方向和反电场方向迁移几率增大，10-210-9s。（3）界面极化在外电场作用下， 不均匀介质内部的正负间隙离子分别向正负极移动，引起陶瓷体内各点离子密度变化，出现电偶极矩，大约几秒到数十分钟，甚至数十小时。（4）谐振式极化当外加电场的频率接近电子、离子振动的固有频率时，将发生谐振， 电子或离子吸收电场能，是振幅加大呈现极化现象，光频。（5）自发极化晶胞中的正负电荷中心不重合，即每一个晶胞里存在有固有电矩。第七章1. 光参量震荡，和材料结构的关系当一束频率为的强激光wp(称为泵浦光 )射入非线性光学晶体时, 若再在晶体中加入频率远低于 wp 的弱信号光 (频率为 ws), 由于差频效应 , 晶体中将产生频率为wp-ws=wi( 称为空载频率)的极化波 , 从而辐射出频率为wi 的光波 , 当此光波在晶体中传播时, 又与泵浦光混频, 便产生频率为wp-wi= ws 的极化波 , 进而辐射出频率为ws 的光波。目的 : 使信号光波的功率得到放大2. 光折变效应概念，建立过程，特点光折变效应指在光辐照下，某些电光材料的折射率随光强的空间分布而变化的现象。3 个基本过程形成：光频电场作用于光折变晶体时，光激发电荷并使之转移和分离；电荷在晶体内转移和分离，引起电荷分布改变，建立起空间电场，强度约10-+5V/m ；空间电荷场通过晶体的线性电光效应，致使晶体的折射率发生变化。特点：在一定意义上说，光折变效应与光强无关；非局域响应精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思nnnEEE第八章1. 什么材料可以作为激活剂？激活离子是发光中心，离子的电子组态中，未被填满壳层的电子处于不同轨道运动和自旋运动状态，形成一系列能级。具有高的荧光量子效率. 光学质量高 ,缺陷少 ,内应力小 .在材料中不产生入射光的波面畸变偏振态的变化. 在激光工作频率范围透明, 当光激励产生色心时,不会引起吸收的显著增加. 掺入的激活离子具有有效的激励光谱和大的受激发射截面,吸收光谱与泵浦光的辐射光谱有尽可能多的重叠. 能掺入较高浓度的激活离子,浓度猝灭效应小,荧光寿命足够长. 具有良好的物理、化学和机械性能.热导率高 ,热膨胀系数小,化学稳定性好,机械强度高 ,耐水性好 ,熔点高 ,能承受高功率密度等. 制备工艺简单,加工容易 ,成本低 ,并可获得足够大的尺寸. 2. 光谐振腔的作用谐振腔的作用是模式选择和提供轴向光波模的反馈3. 高浓度晶体激活离子本身是基质晶体组成部分的激光工作物质，称为正分高浓度晶体。它可实现高掺杂而无明显的浓度猝灭效应。4. 粒子数反转如 果激励过程使原子从基态E1以很大概率W13 抽运到 E3能级，处于E3 的原子可以通过自发辐射跃迁回到E2或 E1。假定从 E3 回到E2的概率 A32 大大超过从E3回到 E1的概率 A31，也超过从E2回到 E1的概率 A21， 则利用泵浦抽运使W13W23 或 W13W12时，E2和 E1之间就可能形成粒子数反转。5. 受激吸收，受激辐射，自发辐射处于高能级的一个原子自发向低能级跃迁，并发射出一个能量为hv 的光子，这个过程成为自发辐射。处于低能级的一个原子，在频率为v 的辐射场作用下，吸收一个能量为hv 的光子并向高能级跃迁，此过程成为受激吸收。处于高能级的原子在频率v 的辐射场的作用下， 跃迁至低能级并发射一个能量为hv 的光子，此过程为受激辐射。选择14*2 填空10*2 判断10*2 名词解释3*5 简答3*4+5精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页
