中科大固体物理3-6

中国科学院大学考研《固体物理》考试大纲知识分享

中国科学院大学考研《固体物理》考试大 纲

中国科学院大学考研《固体物理》考试大纲 本《固体物理》考试大纲适用于中国科学院凝聚态物理及相关专业的硕士研究生入学考试。固体物理学是研究固体的微观结构、物理性质，以及构成物质的各种粒子的运动规律的学科，是凝聚态物理的最大分支。本科目的考试内容包括晶体结构、晶格振动、能带理论和金属电子论等。要求考生深入理解其基本概念，有清楚的物理图象，熟练掌握基本的物理方法，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。 一、考试形式 (一)闭卷，笔试，考试时间180分钟，试卷总分150分 (二)试卷结构 第一部分：简答题，共50分 第二部分：计算题、证明题，共100分 二、考试内容 (一)晶体结构 1、单晶、准晶和非晶的结构上的差别 2、晶体中原子的排列特点、晶面、晶列、对称性 3、简单的晶体结构，二维和三维晶格的分类 4、倒易点阵和布里渊区 5、 X射线衍射条件、基元的几何结构因子及原子形状因子 (二) 固体的结合 1、固体结合的基本形式

2、共价晶体，金属晶体，分子晶体与离子晶体，范德瓦尔斯结合，氢键，马德隆常数 (三) 晶体中的缺陷和扩散 1、晶体缺陷：线缺陷、面缺陷、点缺陷 2、扩散及微观机理 3、位错的物理特性 4、离子晶体中的点缺陷和离子性导电 (四) 晶格振动与晶体的热学性质 1、一维链的振动：单原子链、双原子链、声学支、光学支、色散关系 2、格波、简正坐标、声子、声子振动态密度、长波近似 3、固体热容：爱因斯坦模型、德拜模型 4、非简谐效应：热膨胀、热传导 5、中子的非弹性散射测声子能谱 (五) 能带理论 1、布洛赫定理 2、近自由电子模型 3、紧束缚近似 4、费密面、能态密度和能带的特点 5、表面电子态 (六) 晶体中电子在电场和磁场中的运动 1、恒定电场作用下电子的运动 2、用能带论解释金属、半导体和绝缘体，以及空穴的概念

固体物理补充习题07.docx

固体物理补充习题 （十四系用） 1. 将半径为R 的刚性球分别排成简单立方（sc ）、体心立方（bcc ）和面心立方（fcc ）三种 结构，在这三种结构的间隙中分别填入半径为r p 、r b 和r f 的小刚球，试分别求出r p /R 、r b /R 和r f /R 的最大值。 提示：每一种晶体结构中都有多种不同的间隙位置，要比较不同间隙位置的填充情况。 2. 格常数为a 的简单二维密排晶格的基矢可以表为 1a = a i 212a =-+ a i j (1)求出其倒格子基矢1 b 和2 b , 证明倒格子仍为二维密排格子； (2)求出其倒格子原胞的面积Ωb 。 3. 由N 个原子（或离子）所组成的晶体的体积V 可以写为V ＝Nv = N βr 3，其中v 为平均一个原子（或离子）所占的体积，r 为最近邻原子（或离子）间的距离，β是依赖于晶体结构的常数，试求下列各种晶体结构的β值: (1) sc 结构 (2) fcc 结构 (3) bcc 结构 (4) 金刚石结构 (5) NaCl 结构。 4. 设两原子间的相互作用能可表示为 ()m n u r r r αβ =-+ 其中，第一项为吸引能；第二项为排斥能；α、β、n 和m 均为大于零的常数。证明，要使这个两原子系统处于稳定平衡状态，必须满足n > m 。 5. 设晶体的总相互作用能可表示为 )m n A B U r r r =-+ 其中，A 、B 、m 和n 均为大于零的常数，r 为最近邻原子间的距离。根据平衡条件求： (1)平衡时，晶体中最近邻原子的间距r 0和晶体的相互作用能U 0； (2)设晶体的体积可表为V ＝N γr 3，其中N 为晶体的原子总数，γ为体积因子。若平衡时 晶体的体积为V 0，证明：平衡时晶体的体积压缩模量K 为 9mn U K V = 6. 设有一由2N 个离子组成的离子晶体，若只计入作近邻离子间的排斥作用，设两个离子间 的势能具有如下的形式： 式中，λ和ρ为参数；R 为最近邻离子间距。若晶体的Madelung 常数为α，最近邻的离子数为Z ，求平衡时晶体总相互作用势能的表达式。 7. 由N 个原子组成的一维单原子晶体，格波方程为()cos n x A t naq ω=-，若其端点固定， (1)证明所形成的格波具有驻波性质，格波方程可表为()sin sin n x A naq t ω'=； （最近邻间） （最近邻以外） ±e r 2 λρ e e R R --/2 ()u r =

中国科学院大学考研《固体物理》考试大纲

中国科学院大学考研《固体物理》考试大纲 本《固体物理》考试大纲适用于中国科学院凝聚态物理及相关专业的硕士研究生入学考试。固体物理学是研究固体的微观结构、物理性质，以及构成物质的各种粒子的运动规律的学科，是凝聚态物理的最大分支。本科目的考试内容包括晶体结构、晶格振动、能带理论和金属电子论等。要求考生深入理解其基本概念，有清楚的物理图象，熟练掌握基本的物理方法，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。 一、考试形式 (一)闭卷，笔试，考试时间180分钟，试卷总分150分 (二)试卷结构 第一部分：简答题，共50分 第二部分：计算题、证明题，共100分 二、考试内容 (一)晶体结构 1、单晶、准晶和非晶的结构上的差别 2、晶体中原子的排列特点、晶面、晶列、对称性 3、简单的晶体结构，二维和三维晶格的分类 4、倒易点阵和布里渊区 5、X射线衍射条件、基元的几何结构因子及原子形状因子 (二) 固体的结合 1、固体结合的基本形式 2、共价晶体，金属晶体，分子晶体与离子晶体，范德瓦尔斯结合，氢键，马德隆常数 (三) 晶体中的缺陷和扩散 1、晶体缺陷：线缺陷、面缺陷、点缺陷 2、扩散及微观机理 3、位错的物理特性 4、离子晶体中的点缺陷和离子性导电 (四) 晶格振动与晶体的热学性质 1、一维链的振动：单原子链、双原子链、声学支、光学支、色散关系 2、格波、简正坐标、声子、声子振动态密度、长波近似 3、固体热容：爱因斯坦模型、德拜模型 4、非简谐效应：热膨胀、热传导 5、中子的非弹性散射测声子能谱 (五) 能带理论 1、布洛赫定理 2、近自由电子模型 3、紧束缚近似 4、费密面、能态密度和能带的特点 5、表面电子态 (六) 晶体中电子在电场和磁场中的运动 1、恒定电场作用下电子的运动 2、用能带论解释金属、半导体和绝缘体，以及空穴的概念

2001固体物理试题(中科院中科大联合)

中国科学院——中国科学技术大学 2001年招收攻读硕士学位研究生入学试卷 试题名称：固体物理 一、（25分）简要回答以下问题： 1、某种元素晶体具有6角密堆结构，试指出该晶体的布拉伐（Bravais）格子类型和其倒格子的类型。 2、某元素晶体的结构为体心立方布拉伐格子，试指出其格点面密度最大的晶面系的密勒指数，并求出该晶面系相邻晶面的面间距。（设其晶胞参数为a）。 3、具有面心立方结构的某元素晶体，它的多晶样品x-射线衍射谱中，散射角最小的三个衍射峰相应的面指数是什么？ 4、何谓费米能级和费米温度？试举出一种测量金属费米面的实验方法。 5、试用能带论简述导体、绝缘体、半导体中电子在能带中填充的特点。 二、（15分）回答以下问题： 1、阐述晶格中不同简正模式的桥梁波之间达到热平衡的物理原因。 2、晶格比热理论中德拜（Debye）近似在低温下与实验符合的很好，物理原因是什么？ 3、晶体由N个原子组成，试求出德拜模型下的态密度、德拜频率的表达式，并说明德拜频率的物理意义。

三、（20分）设有一维双原子链，两种原子的质量分别为M 和m ，且M>m ，相邻原子间的平衡间距为a ，只考虑最近邻原间的相互作用，作用力常数为β，在简谐似下，考虑原子沿链的一维振动。 1）求格波简正模的频率与波矢间的关系ω（q ） 2）证明波矢q 和m a q p +（其中m 为整数）描述的格波是全同的3）在M>>m 的极限情形，求色散关系ω（q ）的渐近表达式 四、（20分）推导简立方晶格中由原子S 态фS （r ）形成的能带： 1、写出描述S 态晶体电子波函 数的Bloch 表达式 2、写出在最近邻作用近似下， 由紧束缚法得到的晶体S 态电子能 量表达式E （k ） 3、计算如图Г，X，R 点晶体电 子能量 4、指出能带底与能带顶晶体电 子能量，其能带宽度等于多少？ 5、画出原子能级分裂成能带示 意图 五、（20分）金属钠是体心立方晶格，晶格常数05.3A a =，假如每一个锂 原子贡献一个传导电子而构成金属自由电子气，试推导T=OK 时金属自由电子气费米能表示式，并计算出金属锂费米能。 J leV cm s W m s J h 19233534106.1,/101.0,1005.1---′=·′=·′=

中科大物理考研参考书

专业代码及名称培养单位代码招生类专业代码及名称培养单位代码招生类别 070121★数学物理001 硕，博3 623 数学分析《数学分析教程》常庚哲中国科大出版社数学分析：极限、连续、微分、积分的概念及性质 4 802 线性代数与解析几何《线性代数》李炯生中国科大出版社《空间解析几何简明教程》吴光磊高等教育出版社线性代数：行列式，矩阵，线性空间线性映射与线性变换，二次型与内积；解析几何：向量代数，平面与直线，常见曲面 070201理论物理004 硕、博 3 62 4 普通物理A 中国科大、北大或其他高校物理系普通物理教材力学、电磁学、原子物理 4 811 量子力学《量子力学》第一卷曾谨言科学出版社第三版量子力学的概念和基本原理、波函数和波动方程，一维定态问题、力学量算符与表象变换，对称性及守恒定律、中心力场、粒子在电磁场中的运动、定态微扰论、量子越迁 070202粒子物理与原子核物理004 硕、博 3 62 4 普通物理A 中国科大、北大或其他高校物理系普通物理教材力学、电磁学、原子物理 4 811 量子力学《量子力学》第一卷曾谨言科学出版社第三版量子力学的概念和基本原理、波函数和波动方程，一维定态问题、力学量算符与表象变换，对称性及守恒定律、中心力场、粒子在电磁场中的运动、定态微扰论、量子越迁 070203原子与分子物理004 硕、博 234 硕、博 3 62 4 普通物理A 中国科大、北大或其他高校物理系普通物理教材力学、电磁学、原子物理 4 83 5 原子物理与量子力学《近代物理学》徐克尊高等教育出版社《原子物理学》杨福家高等教育出版社第三版《原子物理学》褚圣麟高等教育出版社《量子力学导论》曾谨言高等教育出版社原子结构和光谱、分子结构和光谱、量子力学概论 070204等离子体物理004 硕、博 4 808 电动力学A 《电动力学》郭硕鸿高等教育出版社第二版电磁现象的普遍规律，静电场和静磁场，电磁波的传播，电磁波的辐射（包括低速和高速运动带电粒子的辐射），狭义相对论 4 872 等离子体物理导论《等离子体物理导论》F. F. Chen科学出版社1980《等离子体物理原理》马腾才胡希伟陈银华中国科大出版社1988 单粒子理论、等离子体平衡、等离子体波动、等离子体不稳定性 070205凝聚态物理002 博 203 硕 3 62 4 普通物理A 中国科大、北大或其他高校物理系普通物理教材力学、电磁学、原子物

华科固体物理考研题

华中科技大学 一九九九年招收硕士研究生入学考试试题 考试科目： 固体物理 适用专业： 微电子学与固体电子学 （除画图题外，所有答案都必须写在答题纸上，写在试题上及草 稿纸上无效，考完后试题随答题纸交回） 1.设半径为R 的硬球堆成体心立方晶格，计算可以放入其间隙位置的一个硬球的最大半径r 2.已知NaCl 晶体平均每对离子的相互作用能为 2()n q B u r r r α=-+，其中马德隆常数 1.75α=, n = 9，平衡离子间距0 2.82r = ?，求其声学波与光学波之 间的频率间隙Δω （Na 的原子量为23, Cl 的原子量为35.5, 1原子质量单位为1.67×2410-克，10 4.810q -=?静电单位电荷） 3.已知碳在()铁中的扩散系数D 与温度关系的实验数据为：当温度为200度时， 扩散系数D200℃ = 11210/cm -秒；温度为760℃时，D760℃ = -6210/cm 秒，试求扩散过程的激活能Q （千焦耳/摩尔） （气体常数R=8.31焦耳/摩尔·开） 4.设N 个电子在边长为L 的正方形框中自由运动，在求解薜定谔方程时所得电子的本征能量

220()x y E n n E =+ 式中，x n ，y n ，为任意正整数，0E 为基态能量，试求绝对零度时系统的费米能 F E 5.设晶格势场对电子的作用力为L F ，电子受到的外场力为e F ，证明电子的有效质 量*m 和电子的惯性质量m 的关系为：*e e L F m F F =+ 六．已知Na 的费米能 0F E = 3.2ev ，在 T = 0k 下, 测知其电导率σ= 2.1× 17110()cm -Ω?，试求该温度下Na 的电子的弛豫时间τ. （常数:104.810e cgsu -=?, m = 9.1×2810g -，271.0510erg s -=??， 12 1.610lev erg -=?）

中科大化学研究生培养计划

无机化学（学科代码：070301） 一、培养目标 本学科培养德、智、体全面发展，具有坚实系统的无机化学理论基础，掌握现代化学实验技能，了解无机化学的国际前沿领域和发展动态，能在科学研究中作出创造性的成果，并能够适应我国经济、科技、教育发展需要，面向二十一世纪的从事无机化学研究和教育的高层次人才。 二、研究方向 1. 无机固体化学 2. 纳米化学 3. 仿生材料化学 4. 络合物化学 5. 生物无机化学 6. 新超导材料的设计和制备 7. 非线性光学材料 8. 分离提纯科学 9. 化学键理论 三、学制及学分 1、硕士生学制为2-3年，研究生在申请硕士学位前，必须取得总学分不低 于35分。其中公共必修课（英语、政治）为7学分；院定基础课获得的 学分不低于10分，院定基础课和专业基础课获得的总学分不低于16分。 2、博士阶段学制为3-4年，研究生在申请博士学位前，必须取得总学分不 低于10分。其中公共必修课（英语、政治）为4学分；院定基础课（累 计考核）为2学分；进展课至少2学分。 3、硕博连读生学制为5-6年，研究生在申请博士学位前，必须取得总学分 不低于45分（包括硕士阶段）。其中公共必修课（英语、政治）为11学

分；院定基础课获得的学分不低于12分（包括累计考核2学分），院定基础课和专业基础课获得的总学分不低于16分；总学分中至少包含一门进展课2学分。 四、课程设置 1、英语、政治等公共必修课和必修环节按研究生院统一要求。 2、专业课程分为院定基础课、专业基础课及专业选修课。 基础课和专业课如下所列。 院定基础课： 累计考核（2）（博士生必修） 纳米化学（３） CH16205 团簇和团簇化学（2） CH25203 分子光谱分析进展（3） CH25204 近代电分析化学（3） CH25205 分离科学与进展（3） CH35201高等有机化学（4） CH35202 有机合成化学（4） CH34201有机结构分析（4） CH45208a 量子化学B（4） CH44203 反应动力学（4） CH44202 分子光谱学（4） CH55201 功能高分子（4） CH55202 高分子凝聚态物理（4） CH55204 聚合物研究方法（4） CH65205 污染控制材料（2） CH65201 膜科学与技术（3） CH65202 环境生物技术原理（3） MS15203 固体物理（4） MS15207 固体材料结构（4） MS15201 材料物理（4） MS25201 热力学与相平衡（3） MS25202 材料中的速率过程（3） MS25203 材料合成化学（3） 专业基础课：

中国科学院大学2020考研大纲：809固体物理

中国科学院大学2020考研大纲：809固体物理 考研大纲频道为大家提供中国科学院大学2019考研大纲：809固体物理，赶紧对照大纲复习吧！更多考研资讯请关注我们网站的更新! 中国科学院大学2019考研大纲：809固体物理 中国科学院大学硕士研究生入学考试《固体物理》考试大纲 本《固体物理》考试大纲适用于中国科学院凝聚态物理及相关专业的硕士研究生入学考试。固体物理学是研究固体的微观结构、物理性质，以及构成物质的各种粒子的运动规律的学科，是凝聚态物理的最大分支。本科目的考试内容包括晶体结构、晶格振动、能带理论和金属电子论等。要求考生深入理解其基本概念，有清楚的物理图象，熟练掌握基本的物理方法，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。 一、考试形式 (一)闭卷，笔试，考试时间180分钟，试卷总分150分 (二)试卷结构 第一部分：简答题，共50分 第二部分：计算题、证明题，共100分 二、考试内容 (一)晶体结构 1、单晶、准晶和非晶的结构上的差别 2、晶体中原子的排列特点、晶面、晶列、对称性 3、简单的晶体结构，二维和三维晶格的分类 4、倒易点阵和布里渊区

5、X射线衍射条件、基元的几何结构因子及原子形状因子 (一)固体的结合 1、固体结合的基本形式 2、共价晶体，金属晶体，分子晶体与离子晶体，范德瓦尔斯结合，氢键，马德隆常数 (二)晶体中的缺陷和扩散 1、晶体缺陷：线缺陷、面缺陷、点缺陷 2、扩散及微观机理 3、位错的物理特性 4、离子晶体中的点缺陷和离子性导电 (三)晶格振动与晶体的热学性质 1、一维链的振动：单原子链、双原子链、声学支、光学支、色散关系 2、格波、简正坐标、声子、声子振动态密度、长波近似 3、固体热容：爱因斯坦模型、德拜模型 4、非简谐效应：热膨胀、热传导 5、中子的非弹性散射测声子能谱 (四)能带理论 1、布洛赫定理 2、近自由电子模型 3、紧束缚近似 4、费密面、能态密度和能带的特点 5、表面电子态

中科大-固体物理-12-13年-期末试卷

中科大固体物理12~13年期末试卷 1.在_____晶体的晶格振动谱中，只有声学波而没有光学波。 A.Cu B.GaAs C.Si D.金刚石 2.ZnS属于闪锌矿结构,其原胞含有__个原子. A.2 B.1 C.6 D.4 3.当波矢q→0时，长声学波的物理图像是：晶体原胞内不同原子的震动__. A.位相相反振幅相同 B.位相相同振幅相同 C.位相相同振幅不同 D.位相振幅都不同 4.Si晶体的结合形式为_____。 A完全分子结合 B完全离子结合 C完全共价结合 D介于B和C之间 5.晶体中费米面处的能量，取决于_____。 A晶体的电子结构 B晶体结构 C 晶体电子浓度 D晶体倒易空间体积 6.在准经典运动中，晶体中电子速度的方向_____。 A垂直于波矢 B平行于波矢 C垂直于等能面法线方向 D平行于等能面法线方向 7.根据能带理论的紧束缚电子近似，晶体中电子_____。 A波函数是各原子轨道的线性组合 B 局域在原子周围 C完全自由运动 D波函数是行进平面波和各散射波的叠加 8.金属的电阻率随温度的升高而增大，这是由于随着温度升高_____。 A导带中载流子浓度增加 B导带中载流子浓度减少 C电子平均自由程增大 D电子平均自由程减小 9.刚性原子球堆积模型中，下面哪种结构是最致密的？ A简单立方 B 体心立方 C面心立方 D金刚石结构 10.晶体中的声子 A数量守恒 B数量不守恒可以产生也可以湮灭 C声子与电子伴随产生或者湮灭 D声子是玻色子，可以离开晶体存在 11.晶体中有效质量的说法，正确的是 A.有效质量是一正实数，且大于电子的惯性质量 B.在导带底附近，电子的有效质量是正实数 C.有效质量就是电子的惯性质量 D.有效质量小于电子静止质量 12.常温下可以不必考虑电子热运动对金属热容量的贡献，因为常温下 A.所有电子都不能被热激发 B.少数电子被热激发

考研_固体物理重点复习试题及解答

固体物理重点复习题（2005） 一、名词解释： 1、布喇菲格子： 当晶体是由完全相同的原子组成时，原子于结点重合，结点所形成的网络就是原子的网格。对于这种格子，当每个格点周围的情况完全一样时，则称为布喇菲格子。 2、范德瓦尔斯相互作用力～6r A （能） ○ 1葛生互作用力：极性分子间固有电偶极矩间的互作用力。 ○ 2德拜互作用力：极性分子间固有与感应电偶极矩之间的相互作用力。 ○ 3伦敦互作用力：非极性分子间瞬时电偶极矩间的互作用力。 3、长程有序： 晶态固体的内部，至少在微米量级的范围是有序排列的，这叫做长程有序。 4、完整晶体：内在结构完全规则的晶体是理想晶体，又叫做完整晶体。 5、近乎完整的晶体：在规则排列的背景中尚存在微量不规则性的晶体叫做近乎完整的晶体。 6、缺陷：近乎完整的晶体内部的微量不规则性叫做缺陷。 7、晶面角守恒定律：属于同一品种的晶体，两个对应晶面（或晶棱）间的夹角，恒定不变。 8、晶体的解理性： 当晶体受到外力作用时，常能沿某一个或某些具有一定方向的晶面断裂，这种性质称为晶体的解理性。这些裂开的晶面，称为解理面。 9、晶格： 晶体中原子排列的具体形式一般称为晶体格子，简称晶格。 10、晶格的周期性：当沿着晶格中任一特定方向行进时，会周期性地遇到完全相同的原子或原子团；也就是说：晶体可以看作是由完全相同的原子或原子团（结构单元）在空间作周期性排列而形成的。这就是晶格的周期性，或称平移不变性（平移对称性）。

11、空间点阵：晶体的内部结构，可看成是一些相同的点，在空间作有规则的、周期性的无限分布；而这些相同的点，可代表离子、原子、分子或其集团的重心。这些点在空间排列所组成的总体，称为空间点阵。 12、原胞：以三个方向上的周期为边长的平行六面体，作为重复单元，来概括整个晶格的特性，这样选取的重复单元，成为原胞。 13、固体物理学原胞：如果只要求反映晶格的周期性，原胞可以选取最小的重复单元，结点就在顶点上，在内部和面上，不包含其它的结点，这种原胞称为固体物理学原胞。 14、结晶学原胞：如果为了同时反映晶体的对称性和周期性，所选取的原胞，不一定是最小的重复单元，结点不仅在顶点上，也可在体心和面心上；原胞的边长，沿三个晶轴的方向，各为一个周期，这样的原胞称为结晶学原胞。 15、晶列：布喇菲格子的格点可以看成分布在一系列相互平行的直线系上，这些直线系称为晶列。 16、晶向：同一晶列族的诸晶列具有相同的走向，称为该晶列族的晶向。 17、晶面：任选三个不在同一直线上的点构成一个平面, 平面无限延伸穿过无限个规则排列的点, 这个平面叫晶面。 18、格波： 晶体中的原子，当温度不很高时，则只能在平衡位置附近的极小范围内振动，并且各原子的振动相互关联着，这种运动形态表现为波动，称为格波。 19、声子自由程： 两次碰撞之间声子走过的路程（格波传播过程）称为声子自由程。 20、声子的扩散运动： 温度高的地方声子气体密度大，温度低的地方声子密度小，因而声子气体在无规运动的基础上产生平均的定向运动，由高密度区移向低密度区，即声子的扩散运动。

中科院考研物理复试 固体物理真题 2006年A卷

固体物理学A卷真题2006年 一、 简要回答以下问题。 1、从对称性看，晶体、准晶和非晶在原子排列上有什么特点?对于任何晶体， 其允许的转动对称性只能是哪些? 2、晶体中的位错是几维缺陷?有几种基本类型?各有什么特点? 3、请写出布洛赫(Bloch) 定理，并简单地说出其物理意义。 4、在计算晶格比热时，爱因斯坦模型和德拜模型分别作了什么近似? 二、 对于一个具有面心立方结构的金属，其晶格常数为a， 1、写出其最近邻的原子个数及最近邻原子间距。 2、画出其(100) 面上的原子排列，由此得到一个二维的布拉菲(Bravais) 格子，在图中画出其基矢和原胞。 3、写出这个二维布拉菲格子的倒格矢。 4、画出第一布里渊区，并求出其面积。 三、 一个边长为a的正方形金属薄膜，可以看作是一个二维的自由电子系统，其总 电子数为N。请求出： 1、该系统费米面的形状； 与电子浓度n的关系。 2、费米波矢k F 四、 其中H 为大于0的常数，n为任意整数，a=4b。 1、画出此势能曲线，并求出势能平均值； 2、请问满足什么条件时可用近自由电子近似?

3、在近自由电子近似下，请用简并微扰法推导出禁带宽度的表达式； 4、请求出晶体的第二个禁带宽度。 五、 1、在能带论中，电子态密度的定义是什么?假设抛物线型的色散关系，请算出 在一维、二维和三维下的电子态密度，并画出示意图。 六、 对一理想的晶体外加一个恒定的均匀磁场B(假设B不太大) 。磁场B方向平行 于z轴方向。若电子具有抛物线形的能量色散关系，在半经典模型下(即把电子运动近似当作经典粒子来处理) ， 1、试推导出电子在真实空间中是怎样运动的； 2、试推导出电子在k空间中是怎样运动的； 3、请问可以通过什么实验来确定电子的有效质量，怎么确定? 答案: 一、 1、从对称性看：在原子排列上，晶体具有长程的平移对称序(周期性) 和长程 的取向序；准晶具有长程的取向序而缺乏长程的平移对称序；非晶则两者皆无。对于任何晶体，其允许的转动对称只能是：1，2，3，4，6重转动对称。 2、晶体中的位错是一维缺陷。有两种基本类型：刃位错和螺位错。刃位错线垂直于滑移方向，螺位错线平行于滑移方向。 3、Bloch 定理：对于周期 性势场，其中可取该晶体布拉菲(Bravais) 格子的任何格矢，其单电 子薛定谔方程的本征函数为，其中。其物理意义是：在周期势场的作 用下，电子波函数不再是自由电子时的平面波，而是受到周期调幅的平面波。(或者回答为：在相距为的两原胞的等同位置，电子出现的几率一样，波 函数相位变化。) 4、在计算晶格比热时，爱因斯坦模型假设晶体 中的各原子的振动可以看作是相互独立的，所有原子都具有相同的振动频率。 德拜模型假设晶体是各向同性的连续介质，把格波视为弹性波。 二、 1、最近邻的原子个数为12。 2、(100) 面的 原子排列如下：

固体物理试题

中科院考研固体物理 试题 （1997~2012）

一九九七年研究生入学考试固体物理试题 一 很多元素晶体具有面心立方结构，试： 1 绘出其晶胞形状，指出它所具有的对称元素 2 说明它的倒易点阵类型及第一布里渊区形状 3 面心立方的Cu 单晶（晶格常熟a=3.61?）的x 射线衍射图（x 射线波长λ＝1.54?）中，为什么不出现（100），（422），（511）衍射线？ 4它们的晶格振动色散曲线有什么特点？ 二 已知原子间相互作用势n m r r r U β α+-=)(，其中α，β，m,n 均为>0的常数， 试证明此系统可以处于稳定平衡态的条件是n>m 。

三 已知由N 个质量为m ，间距为的相同原子组成的一维单原子链的色散关系为 2sin 42 1 qa m ?? ? ??=βω 1 试给出它的格波态密度()ωg ，并作图表示 2 试绘出其色散曲线形状，并说明存在截止频率max ω的意义 四 半导体材料的价带基本上填满了电子（近满带），价带中电子能量表示式 ())(10016.1234J k k E ?-=，其中能量零点取在价带顶。这时若cm k 6101?=处电子被激发到更高的能带（导带）而在该处产生一个空穴，试求此空穴的有效质量，波矢，准动量，共有化运动速度和能量。（已知s J ??=-3410054.1η， 2 3 350101095.9cm s w m ??=-）

五金属锂是体心立方晶格，晶格常数为5.3 a?，假设每一个锂原子贡献一个 = 传导电子而构成金属自由电子气，试推导K =时，金属自由电子气费米能表 T0 示式，并计算出金属锂费米能。（已知J ? =） 1- .1 10 602 eV19

2000中国科学技术大学硕士研究生考试固体物理试卷

中国科学院——中国科学技术大学 2000年招收攻读硕士研究生入学考试试题 固体物理 一、填空（小题4分，共20分） 1. 晶体中原子排列的最大特点是： 非晶体原子排列的最大特点是： 准晶体结构的最大特点是： 2. 晶体中可以独立存在的8中对称元素是： 3. 半导体材料Si 和Ge 单晶的晶体点阵类型为： ，倒易点阵类型为： ，第一布里渊区的形状为： ，每个原子的最近邻原子数为： 4. 某晶体中两原子间的相互作用势126)(r B r A r U +-=，其中A 和B 是经验参数，都为正值，r 为原子间距，试指出 项为吸引势， 为排斥势，平衡时最近邻两原子间距r 0= ，含有N 个原子的这种晶体的总结合能表达式为： 5. 研究固体晶格振动的实验技术有： 、 、 、 等。 二、已知N 个质量为m 间距为a 的相同原子组成的一维原子链，其原子在偏离平衡位置δ时受到近邻原子的恢复力F=-βδ(β是恢复系数)。 1. 证明其色散关系 |sin |2 sin 2a qa m ??=β ω（q 为波矢） 2. 绘制出它在整个布里渊区内的色散关系，并说明截止频率的意义。 3. 求出它的格波态密度函数g(ω)，并作图表示。 三、1. 假设某二价元素晶体的结构是简单立方点阵，试证明其第一布里渊区角偶点（a π，a π，a π）的自由电子动能为区边中心（a π，0，0）的三倍。 2. 若二价元素晶体的能隙很小，试说明它不会是绝缘体。 四、紧束缚近似方法处理晶体s 态电子，得导其能量表达式为： ∑?+=i i R R ik i i e R J E E )(0 其中E 0是常数，J(R i )称高迭积分（小于零） 1. 在最近邻近似下，求出x 方向格淑为a ，y 方向格数为b （a=b ）的二维矩形晶体s 态电子能量表达式； 2. 求出s 态晶体电子能带宽度； 3. 分别求出能带底电子和能带顶空穴有效质量。 五、N 个原子组成二维正方格子，每个原子贡献一个电子构成二维自由电子气，电子能量表达式是：