电子信息材料物理 复习
物理电子知识点总结
物理电子知识点总结电子学是研究电子器件和电子线路的学科，是物理学和工程学的交叉领域。
它主要研究电子的产生、传输、控制和利用等基本原理和应用技术，包括电子器件、电子线路、半导体器件、集成电路、电子元件的设计、制造和应用等内容。
电子学是现代信息技术和通信技术的基础，对电子设备的原理、制造和应用有重要意义。
本文将介绍一些电子学的基本知识点。
一、基本电子学理论1. 电子的基本特性电子是原子核外的负电荷粒子，带有基本的负电荷(-1.6×10^-19C)和一定的质量(9.11×10^-31kg)。
它是构成原子、分子和固体物质的基本粒子之一，具有波粒二象性。
在电子学中，我们通常关注电子的运动特性、行为规律以及其在半导体器件和电子器件中的应用。
2. 电子的发射和流动电子可以通过热发射、光发射、场发射等方式从固体表面或结构中发射出来，形成电子流。
电子流是电流的载体，它是在导体中带有电荷的自由电子在电场作用下的运动。
电子的输运特性是研究电子器件和材料的基本理论之一。
3. 电子的散射和能带结构散射是电子与原子核或其他电子相互作用后改变方向、速度和能量的过程。
能带结构是指固体中电子能量的分布规律，它直接决定了固体的导电性质和光电特性。
4. 电子的量子力学理论电子的运动是受到量子力学理论的限制和规律的，包括薛定谔方程、波函数、波粒二象性等概念。
电子在原子和分子中的行为以及在微观空间中的运动特性都需要通过量子力学来描述和解释。
二、半导体材料和器件1. 半导体的基本特性半导体是介于导体和绝缘体之间的一种材料，它的导电性介于金属和非金属之间，具有导电性能力而非金属一般的导电性能。
2. 硅(Si)、锗(Ge)等常见半导体材料硅和锗是电子学中常见的半导体材料，它们在电子器件和集成电路中有广泛的应用。
硅材料的制备、性能和加工工艺是电子学研究的重要内容之一。
3. PN结和半导体器件PN结是半导体器件的基础结构，它由P型半导体和N型半导体材料组成，具有整流、放大、开关等功能。
电子材料复习重点精简
第一章 绪论1.1电子材料定义：电子材料是指在电子技术和微电子技术中使用的材料。
1.2电子材料的分类：① 按化学组成：金属、无机非金属、有机 ② 按物质状态：单晶、多晶、非晶等 ③ 按物理性能：绝缘、导电、超导等 ④ 按功能原理：铁电、压电、热电等⑤ 按用途：导电、半导体、磁性、结构等。
第二章 电介质理论基础2.1电介质的极化：在外电场作用下电介质内部感生偶极矩的现象。
2.2克劳修斯-莫索缔方程： 极化强度：单位体积内感生偶极矩的矢量和： 若介质中的电场均匀，则有： 若单位体积中有n 0个极化粒子，极化粒子偶极矩的均值为μ，则有： 对于线性极化，μ与电场强度成正比，有： 综合上述式子可以得到：根据极化强度定义：E SUd SSU C S Q S Q S d Q P 0r 0r 0r 0r 1-1-1-1-d εεεεεε）（）（）（）（===='='= 电介质极化宏观参数与微观参数的关系：对于气体、非极性电介质及结构高度对称或完全无序的介质有： 整理后，可得克劳修斯-莫索缔方程（克-莫方程）：2.3频率较低时极化损耗为0的论证：考虑一介质构成的平板电容器，加上一个正弦交变电场：t 0ωCOS E E =。
当电场频率很低时，介质中各种类型的极化都能跟得上电场的变化。
因此介lim iV P V μ∆→∑=∆iPVμ∑=0P n μ=eE μα=0e P n E α=001er n E Eαεε=+23r e E Eε+=00123r r n αεεε-=+质内的电场位移D 与电场E 没有相位差，即：t 0ωCOS D D =。
对D 求导，得介质的位移电流密度：)2cos(sin j 00t D t D dt dD ωπωωω+=-== 它超前电场强度π/2，即充电电流超前电压π/2，由此可得单位时间内每单位体积中所损耗的能量为：⎰•=ωππω/202Edt j W 。
将位移电流密度代入上式得：0cos sin 2-/20002=•=⎰ωπωωπωtdt t E D W2.4电介质电导类型：1.电子/空穴电导2.离子/空格点电导3.电泳电导。
华中科技大学-电子材料物理复习提纲-答案整理
《电子材料物理》复习提纲第一章 电子材料的结构1. 晶体的结构与对称性理解点阵结构与晶体结构之间的关系，能够根据晶体结构画出点阵图。
将构成晶体的结构济源抽象成一个几何点，这些几何点在空间按一定的规则重复排列所形成的阵列。
点阵反映晶体结构周期性的大小和方向。
掌握晶胞的基本概念，并会计算晶胞中结点的个数；晶胞是从晶体结构中取出来的反映晶体周期性和对称性的重复单元。
熟悉七大晶系的特征。
理解4种晶胞类型7大晶系14种点阵类型32种点群和230种空间群之间的相互联系掌握晶体的宏观对称操作和微观对称操作，对于常见立方结构的晶体能够找出其中的对称操作元素；旋转、反映、反演及旋转-反演 立方结构CsCl 各三个4次转轴和4次反轴，各四个3次转轴和3次反轴，各六个2次转轴和2次反轴，九个反映面，一个反演中心掌握点群符号、空间群符号的含义以及空间群符号向同型点群符号的转变。
点群反映的是晶体理想外形的宏观对称性，空间群反映的是晶体内部原子等规则排列而具有的微观对称性。
空间群的数目多于点群，意味着微观对称性不同的晶体结构可能生长出相同的晶体外形，即同一个点群可能对应不同的空间群 空间群转点群 1、将滑移面转换为反映面2、将螺旋轴转换为旋转轴2. 典型晶体结构掌握密堆积，配位数，电负性等基本概念；电负性：原子的电负性即是衡量分子中原子吸引电子的能力。
电离能与亲和能之和则称为该元素的电负性。
掌握物质理论密度的计算方法；理解鲍林规则的主要内容； 1、鲍林第一规则：负离子配位多面体规则2、鲍林第二规则：电价规则3、鲍林第三规则：多面体组联规则4、鲍林第四规则：高价低配位多面体远离法则5、鲍林第五规则：结构简单化法则掌握典型离子晶体结构的类型及结构特征（重点AX 型，钙钛矿型，正尖晶石型）。
只考氯化铯，重点钙钛矿，正尖晶石第二章 晶体中的缺陷与扩散熟悉点缺陷的定义及分类，AC N V nA =ρ引起几个原子范围的点阵结构不完整，亦称零维缺陷按产生原因：热缺陷，杂质缺陷，非化学计量缺陷，电荷缺陷，辐照缺陷等掌握点缺陷Kroger-Vink 符号的书写及表示的含义，熟悉点缺陷形成的准化学反应方程式的书写原则，掌握热缺陷和MO 型金属氧化物杂质缺陷准化学反应方程式的书写，并能根据质量作用定律计算平衡状态下缺陷的浓度。
电子信息材料
电子信息材料第一部分1、影响接触电阻的因素。
答：（1）与接触材料的电阻率成正比；（2）与接触材料的硬度的平方根成正比；（3）与接触压力的平方根成反比；（4）光洁度越高，接触电阻值越小。
2、有机化合物中电子的存在形式。
答：（1）内层电子：受强有力的束缚，没有移动能力；（2）σ电子：成键电子，离域性很小，定域电子；（3）π电子：在化学反应中具有重要意义。
3、影响金属导电性的因素是什么？如何影响的？答：（1）温度和成分；（2）温度升高，电子的热扰动增强，导电性下降。
杂质成分增加，晶格发生扭曲畸变，破坏了晶格势场的周期性，电子受到散射的几率增加。
4、薄膜电阻率高于块材的原因是？答：是由薄膜厚度较薄所产生的表面散射效应，以及较高的杂质和缺陷浓度所造成的。
5、导电高分子的特征。
答：（1）有机聚合物成为导体的必要条件：有能使其内部某些电子或空穴具有跨键移动的共轭结构；（2）电子导电型聚合物的共同结构特征：分子内具有较大的共轭π键体系，具有跨键移动的π电子；（3）纯净的或未“掺杂”的聚合物分子中各π键分子轨道之间还存在着一定的能级差。
在电场力作用下，电子在聚合物内部迁移必须跨越这一能级差。
6、超导的基本特性是？约束超导的三大临界条件是？答：（1）①电阻为零；②完全抗磁性。
（2）临界电流密度Jc、临界温度Tc、临界磁场Hc。
7、什么是迈斯纳效应？产生迈斯纳效应的原因是什么？答：（1）当超导体冷却到临界温度以下而转变为超导态后，只要周围的外加磁场没有强到破坏超导性的程度，超导体就会把穿透到体内的磁力线完全排斥出体外，在超导体内永远保持磁感应强度为零。
（2）当超导体处于超导态时，在磁场作用下，表面产生一个无损耗感应电流。
这个电流产生的磁场恰恰与外加磁场大小相等、方向相反，因而总合成磁场为零。
8、BCS理论（理解）答：BCS理论把超导现象看做一种宏观量子效应。
提出金属中自旋和动量相反的电子可以配对形成所谓的“库珀对”。
(整理)电子材料复习资料
电子材料复习资料第一章名词解释1、电子材料：是指与电子工业有关的、在电子学与微电子学中使用的材料，是制作电子元器件和集成电路的物质基础。
结构电子材料是指能承受一定压力和重力，并能保持尺寸和大部分力学性质（强度、硬度及韧性等）稳定的一类材料；功能电子材料是指除强度性能外，还有特殊性能，或能实现光、电、磁、热、力等不同形式的交互作用和转换的非结构材料；先进电子材料是指具有优异的性能的高科技产品，正在进行商业化或研制之中，并具有一定的保密性。
2、晶胞：对于实际的三维晶体，将其恰当地划分成一个个完全等同的平行六面体，叫晶胞。
3、晶面：由不同位置原子组成的平面4、对于固体-固体界面，当这些固体属同一晶相，仅结晶取向不同时，这种界面称为晶界(grain boundary)或晶体边界(crystal boundary)，当这些固体晶相不同，即组成和晶体构造都不相同时，其界面称为相界(phase boundary)。
5、理想表面是为分析问题方便而设定的一种理想的表面结构。
6、实际表面是指材料经过一般的加工（切割、研磨、抛光、清洗）后，保持在常温、常压下的表面，当然有时也可能在低真空或高温之下。
7、不存在吸附物也不存在氧化层的固体表面，称为清洁面8、驰豫结构是指表面区晶格结构保持不变，只是晶格常数变化 。
9、表面结构重构：是指表面结构和体结构出现了本质的不同。
10、在一些单晶金属的表面区原子的重新排列时，它与内部（衬底）原子的排a列无直接关系，这种表面结构称超结构。
11、纳米材料是三维空间尺寸中至少有一维处于纳米量级（1-100nm）的尺度范围内或由此作为基本单元构成的材料。
包括：纳米微粒、纳米结构、纳米复合材料；12、表面效应：粒子直径减少到纳米级，表面原子数和比表面积、表面能都会迅速增加；处于表面的原子数增多，使大部分原子的周围（晶场）环境和结合能与大块固体内部原子有很大的不同：表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其它原子相结合，故具有很大的化学活性。
电子材料复习资料
电⼦材料复习资料第2章超导材料⼀.超导电性：当温度下降到某⼀值(T c)时，材料的电阻突然消失。
超导体：在某⼀温度下能呈现出超导电性的材料。
⼆.超导体的分类按磁化特性不同分为：1.第⼀类超导体（除V、Nb以外的⾦属）第⼀类超导体⼜称软超导体。
只存在⼀个临界磁场Hc，当外磁场H2.第⼆类超导体（V、Nb及合⾦、化合物、⾼温超导体等）第⼆类超导体也称硬超导体，具有两个临界磁场，分别⽤Hc1（下临界磁场）和Hc2（上临界磁场）表⽰。
当外磁场H< Hc1时，具有完全抗磁性，体内磁感应强度处处为零。
外磁场强度满⾜Hc1 ≤H< Hc2时，超导态和正常态同时并存，磁⼒线通过体内正常态区域，称为混合态或涡旋态。
外磁场H增加时，超导态区域缩⼩，正常态区域扩⼤，H> Hc2时，超导体全部变为正常态。
三.超导材料的基本性质与理论基础材料具有超导性能的必要条件：迈斯纳效应和零电阻效应。
1. 零电阻超导体处于超导态时（临界温度以下）电阻完全消失。
若⽤它组成闭合回路，⼀旦回路中形成电流，则电路中没有能量损耗，不需要任何电源补充能量，电流可以持续下去。
2.迈斯纳效应（完全抗磁性）超导体处于超导态时，不管有⽆外磁场存在，超导体内磁感应强度总是等于零。
在外磁场中，处于超导态的超导体内磁感应强度为零的特性称为超导体的完全抗磁性，这种现象被称为超导体的迈斯纳效应。
四．超导体超导的三个条件；超导材料只有同时满⾜三个条件才能处于超导态：T < T c：温度⼩于临界温度；H < H c：磁场⼩于临界磁场；I < I c：电流⼩于临界电流；五． BCS理论(1) BCS理论表述：超导电性源于固体中电⼦的配对，⽽电⼦配对的相互吸引作⽤源于电⼦和晶格振动间相互作⽤，即交换虚声⼦；配对发⽣在⾃旋相反动量和为零的两个电⼦间，即动量凝聚。
(2) 两点结论：①进⼊超导态的电⼦发⽣了深刻变化；②晶格起重要作⽤，电-声决定性。
初中物理信息、材料、能源专题复习课件
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转换，如太阳能电池。 21．能源对环境的影响：大量燃烧化石能源势必造成_大__气__污__染____ 和__温__室__效__应____的加剧，过分依靠柴薪能源，会加剧水土流失和
沙漠化。
22．未来理想能源的条件： (1)必须足够_丰__富__，__能__保__证__长__期__使__用____， (2)必须足够__便__宜__、__能__使__多__数__人__用__得__起_______， (3)相关技术必须_成__熟__、__能__大__规__模__使__用__________， (4)必须足够__安__全__、__清__洁__，__不__能__严__重__影__响__环__境__________________。 23．纳米：纳米是 长度单位，1nm = 10-9 m 。纳米是用来度量 分子间的距离。
7．广播的发射：无线电广播电台将音频电信号用调制器加 载到高频电磁波上，通过_天__线___发射到空中。 8．电视信号的发射：话筒将__声__信__号___变成电信号，摄像 机将_图__象___变成电信号。发射机将这些电信号加载到高频 __电__磁__波____上，通过天线发射到空中。 9．移动电话(手机)：它利用_电__磁__波____来传递信息，既是无 线电的发射台，又是接收台，其通话需要_基__地__台____转接。
河南省考研电子信息科学与技术复习资料半导体物理与器件
河南省考研电子信息科学与技术复习资料半导体物理与器件电子信息科学与技术复习资料：半导体物理与器件一、半导体的基本概念半导体是介于导体与绝缘体之间的一类材料。
它具有介于导体与绝缘体之间的电导率，可通过控制其电流和电压实现电子器件的运作。
半导体可以通过掺杂等技术来改变其电导特性，进而用于制造各种电子器件。
二、半导体材料的特性与分类半导体材料具有以下特性：1）温度变化对其电导率有一定影响；2）能带结构对其电子行为产生重要影响；3）带有禁带宽度，使其在一定条件下既能导电又能绝缘。
根据晶体结构的不同，半导体材料可以分为：1）单晶体半导体；2）多晶体半导体；3）非晶体半导体。
三、半导体材料的晶体结构半导体材料的晶体结构对其电子性能具有重要影响。
常见的晶体结构有：1）立方晶体结构，如钠氯化物；2）菱面晶体结构，如石墨烯；3）六方格子结构，如碳化硅。
四、半导体的能带结构半导体的能带结构决定了其电子行为，如导电性和绝缘性。
能带分为：1）价带：最高被电子填满的能带；2）导带：能被激发出来的载流子所占据的能带；3）禁带：两者之间的能量差。
在导体中，价带和导带之间的能量差很小，允许电子进行自由传导；而在绝缘体中，两者之间的能量差较大，不容易导电。
五、半导体的本征与掺杂半导体的本征指的是其纯净状态下的电导性能。
半导体通过掺杂（即向半导体中引入杂质）来改变其电导率。
掺杂分为：1）n型掺杂：将极少量的五价元素（如磷、砷）掺入四价半导体中，形成自由电子；2）p型掺杂：将极少量的三价元素（如硼、铝）掺入四价半导体中，形成空穴。
六、半导体器件的基本原理与应用1. 势垒二极管（PN结）势垒二极管是由p型和n型半导体材料组成的器件，其工作原理是基于势垒形成的阻挡和导通效应。
常见应用包括整流器、稳压器等。
2. 双极型晶体管（BJT）双极型晶体管是由两个PN结组成的三层结构，分为NPN型和PNP 型。
它具有放大和开关功能，广泛应用于放大电路、振荡器、开关电路等。
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考试题型
• 选择题、简答题（共50分） • 计算大题（共50分） • 注意：一定自带计算器。常用参数试卷会
给出。
•电子的费米分布 •电子热容 •金属电费米分布
费米分布函数的表达式和意义；金属的自由电子气体模型；金属自由电 子气体模型下，掌握求解基态（T=0K）时的电子费米能级，内能，电 子平均能量，费米速度，费米波矢，费米动量。能态密度的求解；费米 面的概念，实际金属费米面的特征。
•光的散射：一般了解
•经典传播与带间吸收
洛仑兹振子模型及求解；模型结果与实际吸收谱的对应关系；定 性了解带间吸收：条件，特征；直接和间接跃迁区别。
•固体发光
发光过程、效率；重点半导体发光，直接/间接带隙区别。
•金属光学
金属高反射率的原因。德鲁特模型及求解；阻尼系数的含义；能根据 德鲁特模型解释金属特性或进行相关运算。
电子热容和金属热容
电子热容的量子理论：详细推导不需要掌握，近似推导应该掌握。电 子热容远小于经典理论预测值的原因。金属热容：定性了解，随温度 变化规律。
金属电子的输运过程：
外电场作用下导带电子运动的基本图像：漂移和散射。金属电导率 的表达式；电子散射机制、金属电导随温度的变化规律。电子热传 导。
逸出功与接触电势
功函数和亲和势概念；热电子发射电流：概念和影响因素。接触 电势差：概念、正负和大小。
半导体电子论
本征半导体 非本征半导体 半导体载流子浓度 半导体载流子输运 半导体器件简介（不考）
本征半导体
本征半导体定义；载流子：电子和空穴；导带和价带，带隙。直接带 隙和间接带隙。半导体导带底和价带顶能带近似。电子和空穴有效质 量。
非本征半导体
施主和受主；施主能级和受主能级特征；类氢杂质电离能；施主和 受主电离。
半导体载流子浓度
半导体载流子浓度的一般形式；质量作用定律。本征半导体载流 子浓度和费米能级。杂质半导体载流子浓度和费米能级（完全电 离情况）。杂质半导体载流子浓度随温度的变化规律。补偿效应。
半导体载流子输运
重点掌握电导现象和霍尔效应。
本学期主要内容
• 统计物理学基础 • 金属电子论 • 半导体电子论 • 固体介电和光学性质
统计物理学基础
温度为T时处在能级为E的一个量子态上的平均粒子数为：
费米分布
f
(E)
1 e(E ) / kBT
1
玻色分布
f
(E)
1 e(E ) / kBT
1
玻尔兹曼分布
E
f (E) e kBT
金属电子论
固体介电性质
介电常数
介电常数和极化率的定义；复介电常数，实部和虚部的意义。
固体的极化
三种极化机制；介电常数与外加电场频率的关系（图示）。
克劳修斯-莫索提关系
原子极化率的概念，克劳修斯-莫索提关系。
固体光学性质
•光学常数
复折射率；折射率和消光系数；与复介电常数的关系。吸收率，反 射率，透射率。参数之间关系