材料物理性能总的问答题09级

1材料四要素？组成、结构、工艺、性能

2马基申定则及表达式？固溶体电阻率看成由金属基本电阻率ρ(T)和残余电阻率ρ残组成。不同散射机制对电阻率的贡献可以加法求和。这一导电规律称为马基申定律，

3化学缺陷物理缺陷：化学缺陷：偶然存在的杂质原子及人工加入的合金元素的原子；物理缺陷：指空位、间隙原子、位错以及它们的复合体。

4材料产生电阻的本质？当电子波在绝对零度下通过一个理想的晶体点阵时，它将不会受到散射而无阻碍地传播，这时ρ＝0，而σ为无穷大，即此时的材料是一个理想的导体。

只有在晶体点阵的完整性以及由于晶体点阵离子的热振动，晶体中的异类原子、位错和点缺陷等使晶体点阵的周期性遭到破坏的地方，电子波才会受到散射，从而产生了阻碍作用，降低了导电性，这就是材料产生电阻的本质所在。

5 三种散射机制？声子散射和电子散射电子在杂质和缺陷上的散射

6 影响导电性的因素？温度：低温下“电子－电子”散射对电阻的贡献可能是显著的，但除低温以外几乎所有温度下大多数金属的电阻都取决于“电子－声子”散射。

受力情况：金属在压力的作用下，其原子间距缩小，内部缺陷的形态、电子结构、费米面和能带结构以及电子散射机制等都将发生变化，这必然会影响金属的导电性能。

冷加工：由于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。

晶体缺陷、热处理、几何尺寸效应

7固溶体的分类？按溶质原子在晶格中的位置不同可分为置换固溶体和间隙固溶体按溶质元素在固溶体中的溶解度，可分为有限固溶体和无限固溶体。但只有置换固溶体有可能成为无限固溶体。

8。固溶体的电阻与组元浓度的关系在形成固溶体时，与纯组元相比，合金的导电性能降低了原因：纯组元间原子半径差所引起的晶体点阵畸变，增加了电子的散射，且原子半径差越大，固溶体的电阻也越大。这种合金化对电阻的影响还有如下几方面：一是杂质对理想晶体的局部破坏；二是合金化对能带结构

起了作用，移动费米面并改变了电子能态的密度和有效导电电子数；三是合金化也影响弹性常数，因此点阵振动的声子谱要改变。

9 半导体测量的四探针法测量原理？

设有一均匀的半导体试样，其尺寸与探针间距相比可视为无限大，探针引入点电流源的电流强度为I。因均匀导体内恒定电场的等位面为球面，故在半径为r处等位面的面积为2πr2，则电流密度为j=I/2πr2。电场强度E=j/σ=jρ=I ρ/2πr2,因此，距点电荷r处的电位为V=Iρ/2πr。

10半导体的分类？分为晶体半导体、非晶半导体及有机半导体。晶体半导体：又分为元素（单质）半导体、化合物半导体、固溶体半导体；

11价电子共有化运动：在半导体晶体中，由于原子之间的距离很小，使得每一个原子中的价电子除受本身原子核及内层电子的作用外，还受到其他原子的作用。在本身原子和相邻原子的共同作用下，价电子不再是属于各个原子，而成为晶体中原子所共有

12 四大量子数每一量子数表示什么？主量子数n、它可以取非零的即1，2，3…n。

它决定电子在核外空间出现概率最大的区域离核的远近，并且是决定电子能量高低的主要因素。角量子数l（也称轨道角动量量子数）轨道角动量量子数决定原子轨道的形状。

磁量子数m l磁量子数决定原子轨道在空间的伸展方向，但它与电子的能量无关。第四个量子数－自旋角动量量子数用符号s i表示。它与n、l、m无关。电子本身还有自旋运动。自旋运动有两种相反方向

13本征半导体本征半导体：纯净的无结构缺陷的半导体单晶

14 本征半导体的导电机制、迁移率？在绝对零度和无外界影响的条件下，半导体的空带中无电子，即无运动的电子，当温度升高或受光照射时，也就是半导体受到热激发时，共价键中的价电子由于从外界获得了能量，其中部分获得了足够大能量的价电子就可以挣脱束缚，离开原子而成为自由电子。在能带图中，即一部分满带中的价电子获得了大于E g的能量，跃迁到空带中去。这时空带中有了一部分能导电的电子，称为导带。而满带中由于部分价电子的迁出出现了空位置，称价带。（满带→价带，空带→导带，同时产生了自由电子和空穴）

但在外电场的作用下，电子将逆电场方向运动，空穴将顺电场方向运动，从而导电成为载流子。载流子定向漂移运动的平均速度为一个恒定值，并与电场强度成正比。这个比值即为迁移率。

15 本征半导体的电学特性？ (1) 本征激发成对地产生自由电子和空穴,所以自由电子浓度和空穴浓度相等,都是等于本征载流子的浓度n i。

（2）n i和E g有近似反比关系，硅（1.11 eV)比锗(0.67eV)的E g大，故硅比锗的n i小。

(3）n i与温度成近似正比，故温度升高时，n i就增大。

(4）n i与原子密度相比时极小的，所以本征半导体的导电能力很微弱。

16 N\P型半导体的导电机制及示意图?

N型在本征半导体中掺入五价元素的杂质时，它的四个价电子与周围的四个硅（或锗）原子以共价键结合后，还余下一个价电子。这个价电子能级E D( D: donor) 非常靠近导带底，（E C－E D）比E g小得多。在常温下，每个掺入的五价元素原子的多余价电子都具有大于（E C－E D）的能量，都可以进入导带成为自由电子，因而导带中的自由电子数比本征半导体显著地增多。把这种五价元素称为施主杂质（即能提供多余价电子），E D为施主能级，（E C－E D）称为施主电离能。图（书本p75）

P型在本征半导体中，掺入三价元素的杂质，就可以使晶体中空穴浓度大大增加。三价元素形成的允许价电子占有的能级E A 非常靠近价带顶，即（E A-E V）远小于E g。在常温下，处于价带中的价电子都具有大于（E A-E V）的能量，都可以进入E A能级。所以每个三价杂质元素的原子都能接受一个价电子，而在价带中产生一个空穴。这种三价元素称为受主杂质，E A称为受主能级，（E A-E V）称为受主电离能。图（书本P76）

17 N P型半导体的导电机制？

(1)掺杂浓度与原子密度相比虽很微小，但是却能使载流子浓度极大地提高，导电能力因而也显著地增强。掺杂浓度愈大，其导电能力也愈强。

(2) 掺杂只是使一种载流子的浓度增加，因此杂质半导体主要靠多子导电。当掺入五价元素（施主杂质）时，主要靠自由电子导电；当掺入三价元素（受主杂质）时，主要靠空穴导电