材料物理与化学历年复试笔试题(重要)

华工材物化复试笔试题

2010年

1、一个人海中溺水，救生员离海有一距离，救生员在水中、陆地上的速度不一样，找一最快路线。

2 、列举生活常见的发光显示器，并说明主要特征。

有机发光显示器（OLED，Organic Light Emitting Display）是一种利用有机半导体材料制成的、用直流电压驱动的薄膜发光器件，OLED显示技术与传统的LCD 显示方式不同，无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著节省电能。OLED的工作原理十分简单，有机材料ITO 透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压的驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴相遇形成激子，使发光分子激发而发出可见光。根据使用的有机材料不同，OLED又分为高分子OLED和小分子OLED，二者的差异主要表现在器件制备工艺上：小分子器件主要采用真空热蒸发工艺；高分子器件则采用旋转涂覆或喷涂印刷工艺。

特点：

1.薄膜化的全固态器件，无真空腔，无液态成份；

2. 高亮度，可达300 cd/m2以上；

3.宽视角，上下、左右的视角宽度超高170度；

4.快响应特性，响应速度为微秒级，是液晶显示器响应速度的1000倍；

5.易于实现全彩色；

6.直流驱动，10V以下，用电池即可驱动；

7.低功耗；

8.工艺比较简单，低成本；

9.分辨率；10.温度特性，在-40℃~70℃范围内都可正常工作。

3 、发光二极管原理，光电二极管的原理

（1）发光二极管（LED）由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关

（2）光电二极管（Photo-Diode，PD）是将光信号变成电信号的半导体器件，由

一个PN结组成，也具有单方向导电特性。但在电路中它不是作整流元件，而是把光信号转换成电信号的光电传感器件。它的核心部分也是一个PN结，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。

光电二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光电二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。

4 、一电子从一米长的铁丝的一端到另一端用多长时间（选择题）并说明原因。（电子迁移率）

载流子迁移率（mobility of current carrier）载流子在电场作用下其漂移速度与电场强度的比例系数。电流是由带电粒子（电子或离子）的定向移动形成的，金属导体中的电流则主要是由于电子的定向运动。

假设导线面积为0.1cm2，单位体积中的电子数目为n，电子电量为e，若电子定向运动速度为v，则导线中的电流强度可写成I=q/t=nev·A，A是导线截面积，假设每个铁原子只产生一个自由电子，铁的摩尔质量为56克/摩尔，密度为7.8克/[厘米]3，当导线中流过10安培电流时，可以求出电子定向速度只有每秒0.01毫米！如果只有一米长的导线，则电子从导线一端运动到另一端的时间为t=l/v ≈105秒≈30小时！电场的速度和光速一样是299792458m/s。

5 、简述颜色与波长的关系

物体颜色就是它对照射它的光进行选择性吸收后，所反射或透射的光的颜色。一般呈现颜色的物体都是非发光物体，非发光物体产生颜色有三个要素，即发光的物体（光源），反射或吸收光的物体（非发光物体），以及观察者（人眼）。其中非发光体包括自然界中绝大部分物体，也包括油漆、油墨等涂料。

光的性质是由其频率决定的，根据光子能量公式：E＝hυ，其中，h为普朗克常数，υ为光子频率。在不同折射率的介质中，光的波长会改变而频率不变。红、橙、黄、绿、青、蓝、紫中波长最短的是紫光，波长约为400nm，波长最长的是红光,波长约为770nm。

6 、在一个无限大的空间中有两个水滴，那么这两个水滴在万有引力作用下，会相互吸引。假设无限大的空间充满水，水中有两个气泡。那么，这两个气泡是怎么运动的？

你可以设想，两个无质量的极薄的球壳，里面原先填满了水，这两个水球相距一定的距离，都处于静止平衡状态。那么，每一个球除了受到来自对方的引力F[1,2]作用之外，必定还受到其他水的作用f，并且根据平衡条件，对球1，F[1,2]=f（F[1,2]表示球1受到的球2的引力），显然因为F[1,2]指向对方那个球，所以f必定背离对方。将球壳里的水渐渐抽出（不要问怎么抽出来），随着水被抽出，二球间的引力渐渐减小，当水被全部抽出时，二球间的引力为零。在上述想象的过程中，f可是没变化的！因此，两个气泡在所述环境中，是相互排斥的！（只是个人看法，