《固体物理》复习大纲

一、考试的基本要求

固体物理学作为研究半导体、金属、绝缘体等固体材料的微观结构、物理性质，以及构成物质的各种粒子的运动规律的学科，是研究凝聚态物理和材料学科相关课题的基础知识。本科目的考试内容包括晶体结构、晶格振动、金属电子论、能带理论等，考察考生对固体物理学的基本概念、基本原理和基本方法的理解和掌握程度以及利用固体物理基础知识分析和解决相关领域问题的能力。

二、考试方式和考试时间

闭卷考试，总分150，考试时间为3小时。

三、参考书目(仅供参考)

《固体物理学》，黄昆著韩汝琦编，高等教育出版社 1998年版

四、试题类型：

主要包括填空题、选择题、简答题、计算题等类型，并根据每年的考试要求做相应调整。

五、考试内容及要求

第一部分 晶体结构

理解单晶、准晶和非晶材料原子排列在结构上的差别;

掌握原胞、基矢的概念，清楚晶面和晶向的表示，了解对称性;

了解简单的晶体结构以及二维和三维晶格的分类;

掌握倒易点阵和布里渊区的概念，能够熟练得出倒格子矢量和布里渊区;

了解X射线衍射条件、基元的几何结构因子及原子形状因子。

第二部分 固体的结合

熟悉固体结合的基本形式，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;

掌握典型离子晶体基本特点，离子晶体的结合能，弹性模量;

理解共价键基本特征，典型例子轨道杂化;

熟悉金属结合。

第三部分 晶格振动与晶体的热学性质

熟练掌握一维链的振动(单原子链、双原子链)、声学支、光学支、色散关系;

掌握格波、简正坐标、声子、声子振动态密度、长波近似等概念;

熟练掌握固体热容的爱因斯坦模型、德拜模型;

了解非简谐效应——热膨胀、热传导;

了解中子的非弹性散射测声子能谱。

第四部分 能带理论

深刻理解布洛赫定理;

理解并熟练掌握近自由电子近似模型;

理解并熟练掌握紧束缚近似模型;

深刻理解费密面、能态密度和能带的特点;

了解电子表面态与晶体内部电子态的区别。

第五部分 晶体中电子在电场和磁场中的运动

理解并熟练掌握在恒定电场作用下固体中电子的运动;

能够用能带论解释金属、半导体和绝缘体，掌握空穴的概念;

理解并熟练掌握在恒定磁场下固体中电子的运动;

了解回旋共振、德·哈斯-范·阿尔芬效应。

第六部分 金属电子论

理解并掌握金属自由电子气模型;

理解功函数和接触电势的概念;

掌握基于金属电子论的固体电子在外加电场中的运动规律。

第七部分 半导体电子论

重点掌握半导体的基本能带结构、杂质、电子的费米统计分布、霍尔效应、PN结、异质结;

掌握非平衡载流子;

了解金属-绝缘体-半导体系统和MOS反型层。

第八部分 固体的磁性

掌握原子的磁性、固体磁性;

了解顺磁性、铁磁性、磁畴、磁化、反铁磁性、亚铁磁性等概念。

第九部分 固体中的光吸收

掌握固体光学常数间的基本关系;

重点掌握固体中的光吸收过程以及半导体的带间光吸收;

了解激子光吸收、自由载流子光吸收。

第十部分 固体的元激发

掌握元激发、声子的概念。

第十一部分 晶体中的缺陷和扩散

掌握线缺陷、面缺陷、点缺陷的概念和基本的缺陷类型;

了解位错的物理特性;

了解扩散及微观机理;

了解离子晶体中的点缺陷和离子性导电。