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《固體物理》復習大綱

一、考試的基本要求

固體物理學作為研究半導體、金屬、絕緣體等固體材料的微觀結(jié)構、物理性質(zhì)，以及構成物質(zhì)的各種粒子的運動規(guī)律的學科，是研究凝聚態(tài)物理和材料學科相關課題的基礎知識。本科目的考試內(nèi)容包括晶體結(jié)構、晶格振動、金屬電子論、能帶理論等，考察考生對固體物理學的基本概念、基本原理和基本方法的理解和掌握程度以及利用固體物理基礎知識分析和解決相關領域問題的能力。

二、考試方式和考試時間

閉卷考試，總分150，考試時間為3小時。

三、參考書目(僅供參考)

《固體物理學》，黃昆著韓汝琦編，高等教育出版社 1998年版

四、試題類型：

主要包括填空題、選擇題、簡答題、計算題等類型，并根據(jù)每年的考試要求做相應調(diào)整。

五、考試內(nèi)容及要求

第一部分 晶體結(jié)構

理解單晶、準晶和非晶材料原子排列在結(jié)構上的差別;

掌握原胞、基矢的概念，清楚晶面和晶向的表示，了解對稱性;

了解簡單的晶體結(jié)構以及二維和三維晶格的分類;

掌握倒易點陣和布里淵區(qū)的概念，能夠熟練得出倒格子矢量和布里淵區(qū);

了解X射線衍射條件、基元的幾何結(jié)構因子及原子形狀因子。

第二部分 固體的結(jié)合

熟悉固體結(jié)合的基本形式，共價晶體，金屬晶體，分子晶體與離子晶體，范德瓦爾斯結(jié)合，氫鍵，馬德隆常數(shù);

掌握典型離子晶體基本特點，離子晶體的結(jié)合能，彈性模量;

理解共價鍵基本特征，典型例子軌道雜化;

熟悉金屬結(jié)合。

第三部分 晶格振動與晶體的熱學性質(zhì)

熟練掌握一維鏈的振動(單原子鏈、雙原子鏈)、聲學支、光學支、色散關系;

掌握格波、簡正坐標、聲子、聲子振動態(tài)密度、長波近似等概念;

熟練掌握固體熱容的愛因斯坦模型、德拜模型;

了解非簡諧效應——熱膨脹、熱傳導;

了解中子的非彈性散射測聲子能譜。

第四部分 能帶理論

深刻理解布洛赫定理;

理解并熟練掌握近自由電子近似模型;

理解并熟練掌握緊束縛近似模型;

深刻理解費密面、能態(tài)密度和能帶的特點;

了解電子表面態(tài)與晶體內(nèi)部電子態(tài)的區(qū)別。

第五部分 晶體中電子在電場和磁場中的運動

理解并熟練掌握在恒定電場作用下固體中電子的運動;

能夠用能帶論解釋金屬、半導體和絕緣體，掌握空穴的概念;

理解并熟練掌握在恒定磁場下固體中電子的運動;

了解回旋共振、德·哈斯-范·阿爾芬效應。

第六部分 金屬電子論

理解并掌握金屬自由電子氣模型;

理解功函數(shù)和接觸電勢的概念;

掌握基于金屬電子論的固體電子在外加電場中的運動規(guī)律。

第七部分 半導體電子論

重點掌握半導體的基本能帶結(jié)構、雜質(zhì)、電子的費米統(tǒng)計分布、霍爾效應、PN結(jié)、異質(zhì)結(jié);

掌握非平衡載流子;

了解金屬-絕緣體-半導體系統(tǒng)和MOS反型層。

第八部分 固體的磁性

掌握原子的磁性、固體磁性;

了解順磁性、鐵磁性、磁疇、磁化、反鐵磁性、亞鐵磁性等概念。

第九部分 固體中的光吸收

掌握固體光學常數(shù)間的基本關系;

重點掌握固體中的光吸收過程以及半導體的帶間光吸收;

了解激子光吸收、自由載流子光吸收。

第十部分 固體的元激發(fā)

掌握元激發(fā)、聲子的概念。

第十一部分 晶體中的缺陷和擴散

掌握線缺陷、面缺陷、點缺陷的概念和基本的缺陷類型;

了解位錯的物理特性;

了解擴散及微觀機理;

了解離子晶體中的點缺陷和離子性導電。