材料物理习题和思考题

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1、材料物理习题和思考题第一章材料的电子理论1、重要名词：自由电子近似波函数的归一化条件波恩－卡曼边界条件允许波长K空间状态密度费米能电子的费米－狄拉克统计分布布洛赫定理近自由电子近似能带允带禁带紧束缚近似布拉格定律布里渊区等能面费米面费米球电子密度泛函2、说明自由电子近似的基本假设。在该假设下，自由电子在一维金属晶体中如何分布？电子的波长、能量各如何分布？3、何谓K空间?K空间中的（2，2，2）和（1，1，3）两点那个代表的能级能量高？4、何谓状态密度？状态密度与电子能量是何种关系？15、用公式f(E)=解释左图的自由电子在0K和T

2、K⎛E-EF⎞exp⎜⎟+1⎝kT⎠时的能量分布，并说明T改变时该能量分布如何变化。06、说明E的物理意义，并简要说明为什么在讨论左图的电子能量F0分布时不考虑E和E的区别？FF7、近自由电子假设和自由电子假设中电子所处的势场有何区别？前者的主要假设是什么？8、画出自由电子近似和近自由电子近似下的E-K曲线，并说明他们的区别，解释能带的概念。9、从左图说明能带产生的原因。10、什么是布里渊区？给出一维K空间前三个布里渊区的范围，注意其特点。将一维布里渊区的特点推广到二维、三维的情形，他们的第一、第二、第n布里渊区有何种关系？11、

3、解释左下图的二维晶体布里渊区的等能线，并说明能隙和能量交叠出现的原因。12、画图说明自由电子近似和近自由电子近似下的状态密度的异同。13、画图说明导体、半导体、绝缘体能带结构的异同。14、简要说明用现代电子理论进行合金设计的主要思想。15、简要说明电子密度泛函方法的主要思想。1第二章材料的晶态结构与缺陷1、重要名词：晶体，非晶态，准晶体，点阵（晶格），晶胞，点阵常数（晶格常数，晶格参数），晶系，布拉菲点阵，晶向指数，晶面指数，面心立方，体心立方，密排六方，同素异构现象，合金，固溶体，间隙式固溶体，置换式固溶体，中间相，正常价化合物

4、，电子化合物，间隙相和间隙化合物，拓扑密堆相，超结构（超点阵，有序固溶体），径向分布函数，位置矢径分布函数，陶瓷，特种陶瓷，硅氧四面体，岛状结构，组群状结构，链状结构，层状结构，架状结构，低维材料，吸附，物理吸附，化学吸附，解吸，凝结，临界晶核，稳定晶核，多晶体，外延生长，同质外延，异质外延，错配度，晶体缺陷，化学缺陷，点阵缺陷，点缺陷，线缺陷，面缺陷，空位和间隙原子，空位形成能，辐照损伤，位错，柏氏矢量，刃型位错，螺型位错，混合型位错，晶界，小角度晶界，大角度晶界，过冷液体模型，小岛模型，重合位置点阵模型，重合位置密度，孪晶，孪

5、晶界，共格界面，非共格界面，外表面，清洁表面，实际表面，表面弛豫，表面重构，相界，2、晶体为何有各向异性？3、在晶胞中画出下列晶面和晶向：[111],[110],[111],[110],[201];(111),(110),(225),(110),(012)4、在图上标出下列晶向和晶面的指数ZZZZYYYYXXXX5、计算面心立方和体心立方结构的致密度，画出其任意原子的配位原子，比较两种结构的区别。6、置换式固溶体和间隙式固溶体引起的点阵畸变有何不同？7、从非晶体和晶体的X射线衍射特征的区别解释其结构的区别。8、钠钙玻璃与石英玻璃在

6、结构上有何不同？性能又有何不同？9、比较晶体、非晶体和准晶体在结构上的异同。10、简述薄膜形核的过程和长大的过程。11、为何从球冠形晶核模型推导出的临界晶核半径与实际偏差很大？更符合实际的模型是什么样的？12、薄膜的组织结构有几种形态？各有何特点？13、薄膜的晶体结构与体材料有区别吗？如果有，是怎样的区别？14、简述薄膜的表面结构与温度的关系。15、说明晶体缺陷的概念和分类方法，就你所知简述各种晶体缺陷的概念、特征及其对性能的影响。16、解释空位浓度与自由能的关系曲线，并以之说明点缺陷的特征。17、空位形成浓度依据什么原理测定？用

7、什么方法测定？18、点缺陷对性能有何影响？19、比较刃型位错、螺型位错和混合型位错的滑移异同。20、小角度晶界和大角度晶界是如何划分的？为什么要那样划分？其晶界能有何不同？21、小角度晶界和大角度晶界的结构模型各是什么样的？2第三章固态扩散1、重要名词：扩散，扩散通量，扩散系数，菲克（扩散）第一定律，菲克（扩散）第二定律，误差函数，渗碳，扩散激活能，间隙扩散，置换扩散，原子跳动频率，原子振动频率，柯肯达尔效应，短路扩散2、说明扩散第一定律的适用条件并举例说明其应用。3、推导扩散第二定律。π4、给出无限长棒扩散偶的初始条件和边界条件

8、，用通解C=Aerf()x2Dt+B解出C(x,t),并以之2说明扩散偶焊接面的浓度C(0,t)有何规律？π5、给出渗碳过程的初始条件和边界条件，用通解C=Aerf()x2Dt+B解出C(x,t)。226、间隙扩散和置换扩散都有扩散系数D=aPΓ但