固体物理习题解答
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《固体物理学》部分习题解答1.3 证明：体心立方晶格的倒格子是面心立方；面心立方晶格的倒格子是体心立方 。
解 由倒格子定义2311232a a b a a a π⨯=⋅⨯ 3121232a a b a a a π⨯=⋅⨯ 1231232a a b a a a π⨯=⋅⨯体心立方格子原胞基矢123(),(),()222a a aa i j k a i j k a i j k =-++=-+=-+ 倒格子基矢231123022()()22a a a ab i j k i j k a a a v ππ⨯==⋅-+⨯+-⋅⨯202()()4a i j k i j k v π=⋅-+⨯+-2()j k a π=+ 同理31212322()a ab i k a a a aππ⨯==+⋅⨯ 32()b i j a π=+ 可见由123,,b b b 为基矢构成的格子为面心立方格子 面心立方格子原胞基矢123()/2()/2()/2a a j k a a k i a a i j =+=+=+ 倒格子基矢2311232a a b a a a π⨯=⋅⨯ 12()b i j k a π=-++ 同理22()b i j k a π=-+ 32()b i j k aπ=-+ 可见由123,,b b b 为基矢构成的格子为体心立方格子1.4 证明倒格子原胞的体积为03(2)v π，其中0v 为正格子原胞体积证 倒格子基矢2311232a a b a a a π⨯=⋅⨯3121232a a b a a a π⨯=⋅⨯1231232a a b a a a π⨯=⋅⨯倒格子体积*0123()v b b b =⋅⨯3*23311230(2)()()()v a a a a a a v π=⨯⋅⨯⨯⨯ 3*00(2)v v π=1.5 证明：倒格子矢量112233G hb h b h b =++垂直于密勒指数为123()hh h 的晶面系。
固体物理习题解答
《固体物理学》部分习题解答补充：证明“晶体的对称性定律”。
证明：晶体中对称轴的轴次n并不是任意的,而是仅限于 n=1,2,3,4,6这一原理称为“晶体的对称性定律”。
现证明如下:设晶体中有一旋转轴n 通过某点O,根据前一条原理必有一平面点阵与你n 垂直,而在其中必可找出与 n垂直的属于平移群的素向量a,将a作用于O得到A 点将-a作用于O点得到A’点:若a= ,则L( )及L(- )必能使点阵复原,这样就可得点阵点B,B’,可得向量BB’,显然BB与a平行,因为空间点阵中任意互相平行的两个直线点阵的素向量一定相等,因而向量BB’的长度必为素向量a的整数倍即:BB’= ma由图形关系可得:=即m=0,±1,±2m n-2 -1 p 2-1 - 30 0 41 62 1 2p 1所以 n=1,2,3,4,6综上所述可得结论:在晶体结构中,任何对称轴或轴性对称元素的轴次只有一重,二种,三重,四重或六重等五种,而不可能存在五重和七重及更高的其它轴次,这就是晶体对称性定律。
晶体的对称性定律证明:1.3 证明：体心立方晶格的倒格子是面心立方；面心立方晶格的倒格子是体心立方 。
解 由倒格子定义2311232a a b a a a π⨯=⋅⨯ 3121232a a b a a a π⨯=⋅⨯ 1231232a a b a a a π⨯=⋅⨯体心立方格子原胞基矢123(),(),()222a a a a i j k a i j k a i j k =-++=-+=-+倒格子基矢231123022()()22a a a ab i j k i j k a a a v ππ⨯==⋅-+⨯+-⋅⨯202()()4a i j k i j k v π=⋅-+⨯+-2()j k a π=+ 同理31212322()a a b i k a a a aππ⨯==+⋅⨯32()b i j a π=+ 可见由123,,b b b为基矢构成的格子为面心立方格子 面心立方格子原胞基矢123()/2()/2()/2a a j k a a k i a a i j =+=+=+倒格子基矢2311232a a b a a a π⨯=⋅⨯ 12()b i j k a π=-++同理22()b i j k a π=-+ 32()b i j k a π=-+可见由123,,b b b为基矢构成的格子为体心立方格子1.4 证明倒格子原胞的体积为03(2)v π，其中0v 为正格子原胞体积证 倒格子基矢2311232a a b a a a π⨯=⋅⨯3121232a a b a a a π⨯=⋅⨯1231232a a b a a a π⨯=⋅⨯倒格子体积*0123()v b b b =⋅⨯3*23311230(2)()()()v a a a a a a v π=⨯⋅⨯⨯⨯ 3*00(2)v v π=1.5 证明：倒格子矢量112233G hb h b h b =++垂直于密勒指数为123()hh h 的晶面系。
固体物理习题解答
1. 解理面是面指数低的晶面还是指数高的晶面？为什么？[解答]晶体容易沿解理面劈裂，说明平行于解理面的原子层之间的结合力弱，即平行解理面的原子层的间距大. 因为面间距大的晶面族的指数低, 所以解理面是面指数低的晶面.2. 在晶体衍射中，为什么不能用可见光？[解答]晶体中原子间距的数量级为1010-米，要使原子晶格成为光波的衍射光栅，光波的波长应小于1010-米. 但可见光的波长为7.6−4.0710-⨯米, 是晶体中原子间距的1000倍. 因此, 在晶体衍射中，不能用可见光.3. 原子间的排斥作用和吸引作用有何关系? 起主导的范围是什么?[解答]在原子由分散无规的中性原子结合成规则排列的晶体过程中, 吸引力起到了主要作用. 在吸引力的作用下, 原子间的距离缩小到一定程度, 原子间才出现排斥力. 当排斥力与吸引力相等时, 晶体达到稳定结合状态. 可见, 晶体要达到稳定结合状态, 吸引力与排斥力缺一不可. 设此时相邻原子间的距离为0r , 当相邻原子间的距离r >0r 时, 吸引力起主导作用; 当相邻原子间的距离r <0r 时, 排斥力起主导作用.4. 紧束缚模型下, 内层电子的能带与外层电子的能带相比较, 哪一个宽? 为什么? [解答]以s 态电子为例. 由图5.9可知, 紧束缚模型电子能带的宽度取决于积分s J 的大小, 而积分rR r R r r r d )()]()([)(*n at s n at N at s s V V J ----=⎰ϕϕΩ的大小又取决于)(r ats ϕ与相邻格点的)(n at s R r-ϕ的交迭程度. 紧束缚模型下, 内层电子的)(r at s ϕ与)(n at s R r -ϕ交叠程度小, 外层电子的)(r at s ϕ与)(n at s R r -ϕ交迭程度大. 因此, 紧束缚模型下, 内层电子的能带与外层电子的能带相比较, 外层电子的能带宽.5. 在布里渊区边界上电子的能带有何特点? [解答]电子的能带依赖于波矢的方向, 在任一方向上, 在布里渊区边界上, 近自由电子的能带一般会出现禁带. 若电子所处的边界与倒格矢n K 正交, 则禁带的宽度)(2n K V E g =,)(n K V 是周期势场的付里叶级数的系数.不论何种电子, 在布里渊区边界上, 其等能面在垂直于布里渊区边界的方向上的斜率为零, 即电子的等能面与布里渊区边界正交.6. 高指数的晶面族与低指数的晶面族相比, 对于同级衍射, 哪一晶面族衍射光弱? 为什么?对于同级衍射, 高指数的晶面族衍射光弱, 低指数的晶面族衍射光强. 低指数的晶面族面间距大, 晶面上的原子密度大, 这样的晶面对射线的反射(衍射)作用强. 相反, 高指数的晶面族面间距小, 晶面上的原子密度小, 这样的晶面对射线的反射(衍射)作用弱. 另外, 由布拉格反射公式λθn sin 2=hkl d 可知, 面间距hkl d 大的晶面, 对应一个小的光的掠射角θ. 面间距hkl d 小的晶面, 对应一个大的光的掠射角θ. θ越大, 光的透射能力就越强, 反射能力就越弱.7.为什么许多金属为密积结构?[解答]金属结合中, 受到最小能量原理的约束, 要求原子实与共有电子电子云间的库仑能要尽可能的低(绝对值尽可能的大). 原子实越紧凑, 原子实与共有电子电子云靠得就越紧密, 库仑能就越低. 所以, 许多金属的结构为密积结构.8. 温度一定，一个光学波的声子数目多呢, 还是声学波的声子数目多? [解答]频率为ω的格波的(平均) 声子数为11)(/-=Tk Be n ωω .因为光学波的频率O ω比声学波的频率A ω高, (1/-T k B O e ω )大于(1/-Tk B A e ω ), 所以在温度一定情况下, 一个光学波的声子数目少于一个声学波的声子数目.9. 当有电场后, 满带中的电子能永远漂移下去吗? [解答]当有电场后, 满带中的电子在波矢空间内将永远循环漂移下去, 即当电子漂移到布里渊区边界时, 它会立即跳到相对的布里渊区边界, 始终保持整体能态分布不变. 具体理由可参见图5.18及其上边的说明.10. 加电场后空穴向什么方向漂移? [解答]加电场ε后空穴的加速度h m e t εν=d d ,其中h m 是空穴的质量, 是正值. 也就是说, 空穴的加速度与电场ε同方向. 因此, 加电场ε后空穴将沿电场方向漂移下去. 1112.13.14。
《固体物理》课后习题答案
1.1 如果将等体积球分别排列成下列结构，设x 表示钢球所占体积与总体积之比，证明结构x简单立方π/ 6 ≈0.52 体心立方3π/ 8 ≈0.68 面心立方2π/ 6 ≈0.74六方密排2π/ 6 ≈0.74 金刚石3π/16 ≈0.34解：设钢球半径为r ，根据不同晶体结构原子球的排列，晶格常数a 与r 的关系不同，分别为：简单立方：a = 2r金刚石：根据金刚石结构的特点，因为体对角线四分之一处的原子与角上的原子紧贴，因此有1.3 证明：体心立方晶格的倒格子是面心立方；面心立方晶格的倒格子是体心立方。
证明：体心立方格子的基矢可以写为面心立方格子的基矢可以写为根据定义，体心立方晶格的倒格子基矢为同理与面心立方晶格基矢对比，正是晶格常数为4π/ a的面心立方的基矢，说明体心立方晶格的倒格子确实是面心立方。
注意，倒格子不是真实空间的几何分布，因此该面心立方只是形式上的，或者说是倒格子空间中的布拉菲格子。
根据定义，面心立方的倒格子基矢为同理而把以上结果与体心立方基矢比较，这正是晶格常数为4πa的体心立方晶格的基矢。
证明：根据定义，密勒指数为的晶面系中距离原点最近的平面ABC 交于基矢的截距分别为即为平面的法线根据定义，倒格子基矢为则倒格子原胞的体积为1.6 对于简单立方晶格，证明密勒指数为(h, k,l)的晶面系，面间距d 满足其中a 为立方边长。
解：根据倒格子的特点，倒格子与晶面族(h, k,l)的面间距有如下关系因此只要先求出倒格，求出其大小即可。
因为倒格子基矢互相正交，因此其大小为则带入前边的关系式，即得晶面族的面间距。
1.7 写出体心立方和面心立方晶格结构的金属中，最近邻和次近邻的原子数。
若立方边长为a ，写出最近邻和次近邻的原子间距。
答：体心立方晶格的最近邻原子数（配位数）为8，最近邻原子间距等于次近邻原子数为6，次近邻原子间距为a ；面心立方晶格的最近邻原子数（配位数）为12，最近邻原子间距等于次近邻原子数为6，次近邻原子间距为a 。
固体物理习题解答
，在 时为
.(课本数据有误)
试计算
(1) 费米能和费米温度；
(2) 费米球的半径；
(3) 费米速度；
(4) 费米球的最大横截面积；
(5) 室温下和绝对零度附近电子的平均自由程.
解：电子数密度
.
费米波矢
(1) 费米能
费米温度
(2) 费米球的半径 (3) 费米速度
(4) 费米球的最大横截面
(5) 平均自由时间
证：比热
高温时,
，即
按 Maclaurin 公式展开 取前三项有
,其中
,
.
, 很小，于是
， ,于是
4.(3.12)设某离子晶体中相邻两离子的相互作用势能为
为待定常数，平衡间距 解：平衡时，有
，求线膨胀系数 .
线膨胀系数
,
其中
,
.
即
10 / 15
1.(4.3)如果已知空位形成能为 是多少?
解：
作业 5
应满足布洛赫定理，若晶格常数为 ，电子的波函数为
(2)
.
(3)
( 是某个确定的函数)
试求电子在这些状态的波矢.
解：一维布洛赫定理为
.
(1)
(2) (3) 2(6.2)设一维电子能带可以写成
其中 为晶格常数，试求 (1) 能带的宽度； (2) 电子的平均速度； (3) 能带底部和顶部的电子有效质量.
解：(1)
马德隆常数
，对于一维晶格，选取一个正离子作为参考离子，在求和中对负离子取正号，
对正离子取负号，参考离子两边的离子是对称分布的，则有
时，由
两边积分，有
取 ，得
故由两种离子组成、间距为 的一维晶格的马德隆常数
固体物理习题答案PPT课件
5 解： A2 b c,B 2 c a,C 2 a b
V c
V c
V c
V A (B C ) (2)3( b c )[ c ( a ) ( a b )] V c
A (B C )(A C )B (A B )C
6解：当 KCl 取 ZnS 结构时，晶体总相互作用
能为 utotN(zeRR q2)
已知：N=6.023*1023/mol, ρ=0.326埃，αZnS=1.6381,（见P103) 为NaCl结构时，Zλ=2.05*10-8erg, Z=6 当为ZnS 结构时，Z=4, Zλ=（4/6）*2.05*10-8erg
设ZnS 结构时，其晶格常数与NaCl结构相同， （为原子最近邻距离）
即 a=6.294埃（见P20，图20配位数为6，参见表10，表11， a=2*1.33+1.81=6.2埃），31/2a/4=2.72埃（为原子最近邻距
离）
u to 6 . 0 t 1 2 2 [ 3 0 6 4 2 2 . 0 1 5 8 e 0 0 2 . 3 . 7 2 2 1 . 6 6 2 . ( 3 7 4 . 8 1 8 2 1 8 0 1 0 e 1 5 0 0 ) 3 ] s 1 u . 8 K 5/ m 3 C
第二章 习题答案
3解:
（c)衍射先只出现在同时满足以下二个方程的方
向上：（1）acosθ1=nλ,(2) bcosθ2=mλ
(
a,b
为二个方向矢量）
所以在二个锥面的交线上出现衍射极大。当底板
//原子面时，衍射花样为二个锥面的交线与底板
的交点。
（d）反射式低能电子衍射(LEED)中，只有表面 层原子参与衍射，故为二维衍射，衍射点的周期 大小与晶体表面原子排列方向上周期大小成反比。
固体物理习题答案
第一章晶体的结构习题解答1.以堆积模型计算由同种原子构成的同体积的体心和面心立方晶体中的原子数目之比.[解答]设原子的半径为R,体心立方晶胞的空间对角线为4R,胞的边长为,晶胞的体积为,一个晶胞包含两个原子，一个原子占的体积为,单位体积晶体中的原子数为;面心立方晶胞的边长为 ,晶胞的体积为,一个晶胞包含四个原子，一个原子占的体积为,单位体积晶体中的原子数为 . 因此，同体积的体心和面心立方体晶体中原子数之比为：=0.909。
2．解理面是面指数低的晶面还是面指数高的晶面？为什么？[解答]晶体容易沿解理面劈裂，说名平行于解理面的原子层之间的结合力弱，即平行解理面的原子层的间距大。
因为面间距大的晶体晶面族的指数低，所以解理面是面指数低的晶面。
3．与晶列垂直的倒格面的面指数是什么？[解答]正格子与倒格子互为倒格子。
正格子晶面与倒格式垂直,则倒格晶面与正格矢正交。
即晶列与倒格面垂直。
4．高指数的晶面族与低指数的晶面族相比，对于同级衍射，哪一晶面族衍射光弱？为什么？[解答]对于同级衍射，高指数的晶面族衍射光弱，低指数的晶面族衍射光强。
低指数的晶面族间距大，晶面上的原子密度大，这样的晶面对射线的反射（衍射）作用强。
相反，高指数的晶面族面间距小，晶面上的原子密度小。
另外，由布拉格反射公式2dh k ls inθ=nλ可知,面间距dh k l 大的晶面，对应一个小的光的掠射角θ面间距dh k l小的晶面，对应一个大的光的掠射角θ。
θ越大，光的透射能力就越强，反射能力就越弱。
5．以刚性原子球堆积模型，计算以下各结构的致密度分别为：（1）简立方，π /6；（2）体心立方，；（3）面心立方，；（4）六角密积，；（5）金刚石结构，。
[解答]设想晶体是由刚性原子球堆积而成。
一个晶胞中刚性原子球占据的体积与晶胞体积的比值称为结构的致密度。
设n为一个晶胞中刚性原子球数，r表示刚性原子球半径，表示晶胞体积，则致密度（1）对简立方晶体，任一个原子有6个最近邻，若原子以刚球堆积，如图1·2所示，中心在1，2，3，4处的原子球将依次相切。
固体物理课后习题答案
(
)
⎞ 2π k⎟= −i + j + k 同理 ⎠ a
(
)
(
)
(
)
2π ⎧ ⎪b1 = a −i + j + k ⎪ 2π ⎪ i− j+k ⎨b 2 = a ⎪ 2π ⎪ ⎪b3 = a i + j − k ⎩
(
)
(
)
(
)
由此可得出面心立方格子的倒格子为一体心立方格子； 所以体心立方格子和面心立方格子互为正倒格子。 2.2 在六角晶系中，晶面常用四个指数（hkil）来表示，如图 所示，前三个指数表示晶面族中最靠近原点的晶面在互成 1200的 共面轴 a1 , a2 , a3 上的截距为
设两法线之间的夹角满足
K 1 i K 2 = K1 i K 2 cos γ
K 1iK 2 cos γ = = K1 i K 2 2π 2π (h1 i + k1 j + l1 k )i (h2 i + k2 j + l2 k ) a a 2π 2π 2π 2π (h1 i + k1 j + l1 k )i (h1 i + k1 j + l1 k ) i (h2 i + k2 j + l2 k )i (h2 i + k2 j + l2 k ) a a a a
a1 a2 a3 , , ，第四个指数表示该晶面 h k i
在六重轴c上的截距为
c 。证明： l
i = −(h + k )
并将下列用（hkl）表示的晶面改用（hkil）表示：
2
第一章 晶体的结构
( 001) , (133) , (110 ) , ( 323) , (100 ) , ( 010 ) , ( 213) .
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第十一章固体中的元激发什么是元激发，举出三种元激发，并加以简要说明，以及所满足的统计特性元激发：能量靠近基态的低激发态与其他激发态相比，情况比较简单，这种低激发态可以看出是独立的基本激发单元的集合，这些基本激发单元称为元激发（准离子）。
分为集体激发的准离子和单粒子激发的准粒子。
声子：晶体中原子振动的简正坐标是一系列格波，格波表示原子的一种集体运动，每个格波的能量取值是量子化的，体系的激发态可以看成是一些独立基本激发单元的集合，激发单元就是声子。
声子是玻色型准粒子。
磁振子：铁磁材料在T=0K时基态的原子磁矩完全平行排列，基态附近的低激发态相应于少数自旋取向的反转，由于原子之间的相互耦合，自选反转不会局限在个别原子上，而是在晶体内传播形成自选波，自选波表示自旋系统的集体激发，能量是量子化的，体系激发态可以表示成一些独立基本激发单元的集合，即磁振子。
遵循玻色统计。
金属中电子和空穴：系统激发态可以看成电子能量和空穴能量之和。
电子和空穴都是单粒子元激发。
金属中电子系统的激发态可以看成是电子、空穴准粒子的集合。
半导体中电子空穴对：半导体中电子从价带激发到导带形成电子空穴对。
费米型元激发。
激子：电子和空穴之间由于库伦作用形成激子。
玻色型元激发。
极化激元：离子晶体长光学波与光学波形成的耦合振动模，其元激发称为极化激元。
在相互作用电子系统中可能存在玻色元激发吗？举一例说明等离激元：电子气相对于正电背景的等离子体振荡，振荡的能量是量子化的，元激发即等离激元。
玻色型元激发。
第十二章晶体中的缺陷和扩散分析说明小角晶界的角度和位错间距关系，写出表达式。
相互有小角度倾斜的两部分晶体之间的小角晶界可以看成是一系列刃位错排列而成，D=b/θ，D是小角晶界位错相隔的距离，θ是两部分倾角，b是原子间距。
简述晶体中位错种类及位错方向和滑移方向的关系，哪种位错对体生长有重要影响。
刃位错：位错方向与晶体局部滑移方向垂直。
螺位错：位错方向与晶体局部位移方向平行。
螺位错对晶体生长有重要影响。
简述晶体中主要缺陷类型（至少回答三种）空位：空位是未被占据的原子位置。
晶体中的原子围绕其平衡位置做热振动，原子可能获得较大的能量脱离平衡位置，在晶体中形成一个空位间隙原子：间隙原子是进入点阵间隙的原子。
杂质的半径较小可以在点阵中形成间隙原子，格点上的原子也可能获得能量离开而进入晶格形成间隙原子。
位错：由于晶体局部的滑移或者位移，在一定区域原子的排列是不规则的，这个原子错配的过渡区域就是位错。
解释具有点缺陷的离子晶体的导电机制。
离子晶体中的点缺陷（空位和间隙原子）是带有一定的电荷，正空格点、负空格点、正填隙原子、负填隙原子，原来晶体是电中性的，格点失去一个电子而形成空位，使该处多了一个相反的电荷。
在没有外电场时，这些缺陷做无规则的布朗运动，不产生宏观电流，有外电场存在时，由于外电场对它们所带电荷的作用，使布朗运动产生一定的偏向，从而引起宏观电流。
第十三章相图相律的表达式及各参数的含义相律：表示材料系统相平衡条件的热力学表达式，f=c-p+1，f是自由度数，c是组元数，p 是相数。
举例说明固溶体的类型及其测定方法连续固溶体：两种元素可以无限的相互溶解，随着成分改变从一种纯元素连续的过渡到另一种纯元素。
Ag-Au合金。
有限固溶体：两种元素的相互溶解有一定的溶解度。
Ag-Cu合金。
间隙式固溶体：溶质原子位于溶剂点阵的间隙中。
Fe-C的α固溶体。
代位式固溶体：溶质原子位于点阵节点上，替代了部分溶剂原子。
Cu-Zn的α固溶体。
通过X光或者电子衍射确定固溶体的点阵类型和点阵常数，由此推出一个晶胞内原子数N 和晶胞体积V，再算出固溶体理论密度。
另一方面可以通过实验直接测得实际密度。
理论密度小于实际密度间隙式固溶体理论密度等于实际密度代位式固溶体理论密度大于实际密度缺位式固溶体简述相图在晶体生长中的应用相图是表示材料相得状态和温度成分的综合图形。
相图是材料科学的基本内容。
1、研制开发新材料，确定材料成分。
2、利用相图制定材料生产和处理工艺。
3、利用相图分析平衡态的组织和推断不平衡态可能的组织变化。
4、利用相图和性能关系预测材料性能。
5、利用相图进行材料生产过程中的故障分析。
导出固溶体混合熵的表达式画出含有两个化合物并包含共晶反应和包晶反应的二元相图，注明相应的共晶和包晶反应的成分点和温度第十章超导基本现象和基本规律简述超导体两个基本特征1、零电阻，温度下降到一定温度以下时，材料的电阻突然消失，温度在临界温度Tc以下，超导体进入零电阻状态，在临界温度以上，超导体和正常金属一样。
2、迈斯纳效应（完全抗磁性）。
由于超导体的零电阻，在超导态的物体内部不可能存在电场，因此根据电磁感应定律，磁通量不可能改变，施加外磁场时，磁通量不能进入超导体内。
超导体内部B=0，，根据B=μ0（H+M），M=-H。
什么是第一类超导体，什么是第二类超导体，二者有什么本质区别第一类超导体：对于超导态物体，外加磁场H增加到临界值，就转入正常态，降低磁场，物体又恢复到超导态。
第二类超导体：磁化曲线上存在两个临界磁场：下临界磁场和上临界磁场。
当外磁场H小于Hc1，样品处于超导态；H大于Hc2，样品处于正常态；当H介于两者之间时，样品处于混合态，磁通量并不完全排除在体外，而是有部分磁通穿过，这时既有抗磁性又有零电阻效应。
约瑟夫森效应S-I-S结构直流约瑟夫森效应：当两端电压为零时，可以存在一股很小的超导电流，这是超导电子对的隧道电流。
电流有一临界电流密度Jc，临界电流密度值依赖于磁场。
交流约瑟夫森效应：当结两端直流电压不为零，仍然存在超导电子对的隧道电流，是一个交变的超导电流，其频率ω与V成正比，满足关系式ω=2qV/hbar。
外加一个频率为ω1的交变电磁场会对结内的交变电流起频率调制作用，从而产生一个直流分量。
在直流I-V特性曲线上会产生一系列台阶，该电流台阶所对应的电压值满足2qV/hbar=nω1。
什么是超导临界温度，超导能隙和同位素效应？并写出临界温度和超导能隙关系的表达式。
低于超导临界温度，材料转变为超导体，高于超导临界温度，材料处于正常态。
同一种超导元素的各同位素的超导临界温度与同位素原子质量之间存在下列关系TcMa=常数，即同位素效应。
定性说明恒定电场中超导电子运动规律在超导体内存在以费米能级为中心，宽度为2△的能隙，给出超导-绝缘体-金属和超导-绝缘体-超导体结（假设两侧超导体的能隙分别为2△1和2△2）的遂川电流随电压变化的关系。
超导体的正常态和超导态吉布斯自由能差为μ0Hc2(T)，Hc是超导临界磁场，说明在无磁场时超导相变时二级相变，而有磁场时是一级相变。
第九章固体中的光吸收简述固体中常见的三种光吸收过程及各自对应的跃迁本征光吸收：本征吸收是光子能量大于禁带宽度时，价带电子吸收光子跃迁至导带，产生电子空穴对，电子和空穴的运动是自由的。
带间吸收。
激子吸收：电子吸收光子从价带跃迁到导带，但是由于电子和空穴之间的库伦相互作用有可能结合在束缚状态中，电子和空穴所形成的这种相互束缚的状态便是激子。
带间跃迁。
自由载流子吸收：自由载流子吸收过程联系着的是同一个能带内电子状态之间的跃迁，这种吸收只能发生在能带部分填满的情况。
是导带内电子和价带内空穴在带内跃迁所引起的。
固体中有哪几种可能的光吸收过程7种，本征吸收、激子吸收、自由载流子吸收、晶格吸收、杂质吸收、磁吸收、回旋共振吸收。
光吸收实验如何确定半导体的带隙宽度为什么晶格驰豫会使电子在发生跃迁的过程中发射和吸收若干声子什么是激子。
它有几种类型。
各有什么特点。
激子光吸收和本征光吸收各有什么差别。
电子和空穴由于相互之间的库伦作用可能结合在束缚状态中，电子和空穴所形成的这种相互作用的状态便是激子。
弱束缚激子（瓦尼尔激子）：电子和空穴之间束缚比较弱，束缚能小，电子和空穴距离远大于原子间距。
紧束缚激子（弗伦克尔激子）：电子和空穴束缚较强，束缚能大，电子和空穴距离小于原子间距。
激子光吸收所需能量比本征光吸收较小；本征光吸收形成自由电子和空穴，激子吸收形成的电子和空穴是相互束缚的。
从能带观点出发分析固体光吸收过程本征吸收和激子吸收是带间吸收；自由载流子吸收是带内吸收；杂质吸收与杂质能级和能带相联系。
半导体材料可以发生哪几种光吸收过程。
什么是半导体本征吸收。
本征吸收，激子吸收，杂质吸收，自由载流子吸收，晶格吸收，磁吸收，回旋共振吸收。
推导光吸收系数和光学常数之间的关系。
第七章半导体电子论简述半导体导电机理，分析其电导率的温度关系。
半导体的自由载流子来自于本征激发产生的电子和空穴，以及杂质电离在导带中形成的电子和价带中的空穴。
在低温时，本征激发温度稍高，本征激发+杂质电离，电导率升高温度再高，杂质已经基本电离，载流子来自本征激发，电导率升高。
随温度提高，电导率会相应提高。
从导电载流子的起源看有几种半导体本征半导体，N型半导体，P型半导体。
什么是施主杂质，什么是受主杂质，施主能级和受主能级有什么特点。
施主杂质（n型杂质）在固体中能施放电子而产生导电电子并形成正电中心。
受主杂质（p型杂质）在固体中能接受电子而产生导电空穴并形成负电中心。
被施主杂质束缚的电子能量状态称为施主能级，施主能级位于离导带底很近的禁带中，一般情况下施主杂质比较少，杂质原子间相互作用可以忽略，因此一种杂质的是一些具有相同能量的鼓励能级。
束缚电子能力的大小决定了它在带隙中的位置。
被受主杂质束缚的空穴能量状态是受主能级，受主能级位于离价带顶很近的禁带中。
简述直接带隙半导体和间接带隙半导体中光子吸收过程和所必须满足的守恒定律直接带隙半导体，导带底和价带顶在k空间相同点。
电子吸收光子自价带跃迁至导带，得满足能量守恒和符合准动量守恒。
讨论本征吸收时，光子动量可以忽略，hbark-hbark=光子动量，光吸收的选择定则可以近似写为k=k。
在跃迁过程中，波矢可以看成不变，这种跃迁也叫竖直跃迁。
间接带隙半导体，导带底和价带顶在k空间不同点，非竖直跃迁。
电子从价带顶跃迁到导带底，必须在吸收光子的同时吸收或发射一个声子，能量守恒：电子能量差=光子能量±声子能量，声子能量较小，电子能量差=光子能量；准动量守恒：hbark-hbark=光子动量±hbarq，光子动量很小，hbark-hbark=±hbarq，在非竖直跃迁中，光子主要提供跃迁的能量，声子提供跃迁的动量。
什么是霍尔效应，霍尔系数通常告诉我们什么信息。
量子霍尔效应。
将通电流的半导体放在均匀磁场中，设电场沿x方向，电场强度Ex，磁场方向和电场垂直，在z方向，磁感强度为Bz，则在垂直于电场和磁场的+y或-y方向将产生一个横向电场Ey，这个现象即霍尔效应。
霍尔效应可以测载流子浓度和迁移率，以及半导体类型。