材料物理复习题

名词解释1.磁晶的各向异性：单晶体的磁性各向异性2.自发磁化：铁磁性材料在没有外加H时，原子磁矩趋于同向排列，而发生的磁化3.磁畴：铁磁质自发磁化成的若干个小区域4、第一类超导体：大多数纯金属超导体，在超导态下磁通从超导体中全部逐出，具有完全的迈斯纳效应（完全的抗磁性）。

5.压电体：当挤压或拉伸时，两端能产生不同的电荷的晶体6、马基申定律：ρ＝ρ（T）＋ρ残7.铁电畴：铁电体中自发极化方向相同的区域8.自发极化：在一定温度范围内、单位晶胞内正负电荷中心不重合，形成偶极矩，呈现象极性。

这种在无外电场作用下存在的极化现象称为自发极化9.激子：空穴带正电，电子带负电，它们之间的库仑吸引互作用在一定的条件下会使它们在空间上束缚在一起，这样形成的复合体称为激子。

10.激光：11.磁致伸缩材料：具有磁致伸缩特性的材料。

磁性伸缩铁磁体在磁场中磁化时，其尺寸或体积发生变化的现象。

12.剩余磁感性强度：当对磁体施加完一个磁场以后，产生磁通密度。

但是把磁场去掉以后，磁通密度并不会减小到0，出现剩余磁场，此为剩余磁通密度。

13.磁弹性能：当铁磁体存在应力时，磁致伸缩要与应力相互作用，与此有关的能量14、反铁电体：在一定温度范围内相邻离子联线上的偶极子呈反平行排列，宏观上自发极化强度为零，无电滞回线的材料，称为反铁电体。

15、铁电畴：在一个小区域内，各晶胞的自发极化方向都相同，这个小区域称为铁电畴16、电介质的击穿：一般外电场不太强时，电介质只被极化，不影响其绝缘性能。

当其处在很强的外电场中时，电介质分子的正负电荷中心被拉开，甚至脱离约束而成为自由电荷，电介质变为导电材料。

当施加在电介质上的电压增大到一定值时，使电介质失去绝缘性的现象称为击穿17、第二类超导体：铌、钒及其合金中，允许部分磁通透入，仍保留超导电性。

存在两个临界磁场，较低的Hc1和较高的Hc2。

18、热释电体：对于具有自发式极化的晶体，当晶体受热或受冷后，由于ΔT而导致自发式极化强度变化（ΔPS ），从而在晶体的一定方向上产生表面极化电荷的现象称为“热释电效应”。

具有热释电效应的材料称为热释电体。

20、本征半导体：在纯净无缺陷的半导体单晶中，参加导电的电子和空穴浓度相等，这种半导体称为本征半导体。

21.非本征半导体：当向半导体中添加受主或施主物质(称为掺杂物)，通过施主型杂质解离向导带注入电子或受主型杂质俘获价带电子产生了自由载流子，使本征半导体产生额外的电导，成为非本征半导体。

22.杂质半导体：23.畴壁：两畴之间的界壁称为畴壁。

24.退磁能：铁磁体与自身退磁场的相互作用能 25、几何尺寸效应：当导电电子的自由程同试样尺寸是同一数量级时，将产生显著的“尺寸效应”，电阻率随试样尺寸减小而显著增大。

26.电学各向异性：材料的各向异性是指在相同的外部条件（如温度、压力、场等）下，材料的电性能沿不同的方向存在差异的性质。

27.启亮电压：发光阈值电压定义为发光亮度为 1 cd/m2时器件所加的电压，又称为启亮电压（Turn-on voltage ）。

28、磁畴结构：磁畴的形状、尺寸、畴壁的类型与厚度总称为磁畴结构29、电光效应：所谓电光效应是指某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化的现象30、移峰效应：在铁电体中引入某种添加物生成固溶体，改变原来的晶胞参数和离子间的相互联系，使居里点向低温或高温方向移动，这就是“移峰效应”简述及综合阐述题1、简述磁滞回线中Ms 、Mr 、Hc 、Hm 、u 五物理量的名称及物理意义 2d 01E NM 2=μ答：Ms 为饱和磁化强度，Mr 为剩余磁化强度，Hc 为磁矫顽力，Hm 为 u 为磁导率2、超导体的两个基本特征和三个重要指标是什么？答：特征：1）完全导电性；2）完全抗磁性（迈斯纳效应）指标：1）临界转变温度Tc ；2）临界磁场强度Hc ；3）临界电流密度Jc3.正常情况下，为什么半导体的电阻率随温度的升高而降低 答：本征载流子的浓度表达式 本征载流子的电阻率由以上两个式子可知，电阻率以温度成反比，当温度升高本征载流子的浓度升高，而电阻率降低。

4.请基于磁化率大小给物质磁性分类，并说明各类物质磁化难易程度 答：抗磁体、顺磁体、反铁磁体、体磁体、亚铁磁体的磁化率数量级大约分别在10-6、10-3～１０－６、很小的一个正数、１０～１０６、１０－３～１０ 。

5、简述硼掺杂Si 的导电机制答：3价元素形成的空位能级非常靠近价带顶的能量，在价电子共有化运动中，相邻的原子上的价电子就很容易来填补这个空位（较跃迁至禁带以上的空带容易的多），从而产生一个空穴。

5、简述电滞回线的Ps 、Pr 、Ec 的名称和物理意义，以及电滞回线包围的面积所表示的物理意义答：Ps 为饱和极化强度、Pr 为剩余极化强度、Ec 矫顽电场强度，电滞回线包围的面积所表示该材料的储能密度。

6、铁氧体的间接交换作用原理（请画出准确的交换示意图）答：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-==kT E T K p n g i i 2exp 231()p n i p i n i i qn qn qn j μμεμεμεερ+=+==17、简述介质损耗的几种形式及造成这几种损耗的原因答： 1.电导（或漏导）损耗：实际使用的电介质都不是理想的绝缘体，都或多或少地存在一些弱联系带电离子或空穴，在E 作用下产生漏导电流，发热，产生损耗。

2.极化损耗：如松弛极化造成损耗较大。

一方面：极化过程中离子要在E 作用下克服热运动消耗能量，引起损耗。

另一方面：松弛极化建立时间较长，极化跟不上外E的变化（特别是交流频率较高时），所造成的电矩往往滞后于E，即E达最大时，极化引起的极化电荷未达最大，当E开始减小时，极化仍继续增至最大值后才开始减小，当E为0时，极化尚未完全消除，当外E反向时，极板上遗留的部分电荷中和了电源对极板充电的部分电荷，并以热的形式散发，产生损耗。

3.电离损耗：又称游离损耗，是气体引起的，含气孔的固体电介质，外E 大于气体电离所需的E时，气体发生电离吸收能量，造成损耗8、超导态为什么会出现完全抗磁性呢？答：这是由于外磁场在试样表面感应产生一个感应电流，此电流由于所经路径电阻为0，故它所产生的附加磁场总是与外磁场大小相等，方向相反，因而使超导体内的合成磁场为零。

由于此感应电流能将外磁场从超导体内挤出，故称抗磁感应电流，又因其能起着屏蔽磁场的作用，又称屏蔽电流。

9、金属经塑性形变电阻率增大的原因答：冷加工使晶体点阵发生畸变和缺陷，从而增加了电子散射的几率。

同时冷加工也会引起金属原子间结合键的变化，导致原子间距的改变10、LED工作原理答：LED的全称Light Emitting Diode,即发光二极管，是一种半导体固体发光器件，它是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上电压，半导体中的载流子发生复合引起光子发射而产生光。

11、要获得一束高能激光，请问如何实现答：首先必须配备功率高的激光源；其次要满足激光产生的三个基本条件：1.实现粒子数反转分布。

使处于低能级的电子数大于高能级的电子数2.要有泵浦源。

从外界输入能量（如光照,放电等） ,把低能级上的原子激发到高能级上去3.要有光学谐振腔。

光在粒子数反转的工作物质中往返传播,使谐振腔内的光子数不断增加,从而获得很强的光。

此外加强光必须满足驻波条件：L=Κλ/212、如何控制下图栅压G的数值大小（较小和较大外电压情况下），使N沟道晶体管分别处于导通或截止的状态，。

请详细说明控制的过程及原理答：13、陶瓷体的介电常数如何计算答：真空介电常数：相对介电常数：14、外斯铁磁性假说及其局限性答：外斯铁磁性假说：铁磁物质内部存在很强的“分子场”，在“分子场”的作用下，原子磁矩趋于同向平行排列，即自发磁化至饱和，称为自发磁化；铁磁体自发磁化分成若干个小区域（这种自发磁化至饱和的小区域称为磁畴），由于各个区域（磁畴）的磁化方向各不相同，其磁性彼此相互抵消，所以大块铁磁体对外不显示磁性。

局限性：外斯的分子场理论虽获得了一定的成功，但分子场的起源问题却一直没有解决15、退磁的方法有哪些，同时请说明每一种方法的退磁机制答：（1）加热法（2）敲击法（3）反向加磁场法16、请阐明铁电畴的极化反转过程答：1）反向畴成核 2）畴纵向生长 3）畴横向长大 4）畴反转17、为什么所有的物质都具有抗磁性，请阐明原因答：如前所述，电子壳层已填满的原子总磁矩为0，但这只是在无外H的情况下，在外H作用下，即使对于总磁矩为0的原子，也会产生磁矩。

这是由于电子的循规运动在外H作用下都会产生抗磁矩(不管循规运动的方向是绕H轴向顺时针还是逆时针),即产生的附加磁矩总是与外H方向相反。

18、PN结的发光机制是什么？假设PN结中的P型半导体主要载流子远大于N型半导体主要载流子浓度，请问有什么方法可进一步提高发光能力（请列出详细方法和过程）答：如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发，以致产生电子－空穴对。

界面层附近的电子和空穴在复合之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离。

电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。

通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的电压19、电介质极化的类型有几种，并阐述这几种类型的各自特征答：1.电子位移极化：在E作用下，原子外围的电子云中心相对于原子核发生位移，形成感应电矩而使介质极化；形成很快（10-14～10-16 s),是弹性可逆的，极化过程不消耗能量。

2.离子位移极化：离子晶体中，除离子中的电子产生位移极化外，正负离子也在E作用下发生相对位移而引起的极化。

a.离子弹性位移极化：在离子键构成的晶体中，离子间约束力很强，离子位移有限，极化过程很快（ 10-12～10-13s），不消耗能量，可逆。

b.热离子极化（离子松弛式位移极化）：在有些离子晶体和无定形体中，存在一些约束力较弱的离子，无E时作无规则热运动，宏观无电矩；有E时，正负离子反向迁移，形成正负离子分离而产生介质极化。

极化建立时间较长（ 10-2～10-5s），有极化滞后现象，需消耗一定能量，不可逆3.偶极子取向极化：有E时，偶极子有沿电场方向排列的趋势，而形成宏观电矩，形成的极化。

所需时间较长（10-2～10-10s），不可逆，需消耗能量。

4.空间电荷极化：有些电介质中，存在可移动的离子，在E作用下，正负离子分离所形成的极化。

所需时间最长（10-2s）。

20、阐述BaTiO3陶瓷在外电场作用下的计划反转过程，以及各个电畴的转向程度。

去掉外加电场后，各个电畴保留在原极化方向上的几率答：极化反转过程：1、反向畴成核 2、畴纵向生长 3、畴横向长大 4、畴反转电畴转向程度：180°畴转向比较充分，而90°畴的转向时不充分的，对BaTiO3陶瓷， 90°畴只有13%。