第16 章 新技术的物理基础.pdf
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第16章新技术的物理基础问题16-1能带是怎样形成的?如何从晶体的能带结构图来区分导体、半导体和绝缘体?查看答案问题16-1问题16-2半导体的导电机制是什么?查看答案问题16-2问题16-3硅晶体掺入磷原子后变成什么型的半导体?这种半导体是带查看答案问题1-1正电,带负电,还是不带电?查看答案问题16-3问题16-4将硼掺入锗晶体后,空穴数增加了,是否自由电子数也增加了?查看答案问题1-1如果空穴数增加而自由电子数没有增加,这种半导体是否会带上正电?查看答案问题16-4问题16-5本征半导体、单一的杂质半导体都与PN结一样具有单向导电查看答案问题1-1性吗?查看答案问题16-5查看答案问题1-1问题16-6试比较受激辐射和自发辐射的特点。查看答案问题16-6问题16-7如果在激光的工作物质中,只有基态和另一激发态,能否产生粒子数反转?查看答案问题16-7查看答案问题1-1问题16-8已知Ne原子的某一激发态和基态的能量差EE16.7eV,试计算T=300K时,在热平衡条件下,处于两能级上的查看答案问题1-121查看答案问题16-8原子数的比。查看答案问题1-1问题16-9谐振腔在激光的形成过程中起什么作用?查看答案问题16-9查看答案问题1-1问题16-10(1)设入射单色光的电场强度为EE0cost,将其代入式(16-3),忽略式中三次以上的非线性项,分析介质辐射光波频率的变化情况;(2)设入射到介质中的是两种不同频率的光E1E10cos1t,E2E20cos2t,将EEE12代入式(16-3),忽略式中的三次以上的非线性项,分析介质辐射光波频率的变查看答案问题16-10化情况。查看答案问题1-1问题16-11处于超导态的超导体有哪些主要特性?查看答案问题16-11查看答案问题1-1263问题16-12BCS理论的基本内容是什么?该理论是如何解释超导的零查看答案问题16-12电阻效应的?查看答案问题1-1问题16-13什么是约瑟夫森效应?查看答案问题16-13查看答案问题1-1问题16-14纳米颗粒有哪些特殊的性质?查看答案问题16-14查看答案问题1-1问题16-15C是怎样的结构?60查看答案问题16-15问题16-16碳纳米管是怎样的结构?查看答案查看答案问题问题161-161查看答案问题1-1问题16-17微观粒子可分成哪两大类?它们特性的基本区别是什么?查看答案问题16-17查看答案问题1-1问题16-18什么叫做玻色-爱因斯坦凝聚?查看答案问题16-18查看答案问题1-1第16章新技术的物理基础问题16-1答当N个原子集聚形成晶体时,由于原子间的互相作用,孤立原子的每一个能级分裂成N个很接近的新能级。由于能级分裂的总宽度E决定于原子的间距,而晶体中原子的间距是一定的,所以E与原子数N无关。由于晶体中原子数目N非常大,所形成的N个新能级中相邻两能级间的能量差很小,其数量级为1022eV,几乎可以看成是连续的。因此,N个新能级具有一定的能量范围,通常称它为能带。导体的能带一般为下列三种情况之一:能带中有未被电子填满的导带(价带);满带与另一相邻空带紧密相联或部分重叠;导带(未被电子填满的价带)与另一空带重叠。半导体和绝缘体都具有填满电子的满带和隔离满带与空带的禁带。绝缘体的禁带一般很宽,禁带宽度Eg约为3~6eV。半导体的禁带比较窄,禁带宽度Eg约为0.1~1.5eV。返回问题16-1问题16-2答本征半导体(即纯净的无杂质的半导体)导电机制:电子和空穴混合导电,通常称为本征导电。杂质半导体的导电机制:在纯净半导体里,可以用扩散的方法掺入少量其他元素的原子,将使本征264半导体的导电性能有很大的改变。按照其导电机构,杂质半导体一般可以分为两类:一类以电子导电为主,称为n型(或电子型)半导体,这种半导体是在硅晶体或锗晶体中掺入五价元素形成的;另一类以空穴导电为主,称为型(或空穴型)半导体,这种p返回问题16-2半导体是在硅晶体或锗晶体中掺入三价元素形成的。问题16-3答变成n型半导体。不带电。硅晶体掺入掺入五价元素的杂质磷后,这些杂质原子将在晶体中分散地替代一些硅原子。由于磷原子有五个价电子,其中四个可以和邻近的硅原子形成共价键,结果是杂质原子在其所在位置上成为具有净正电荷e的离子,多余的一个电子在这离子的电场范围内运动。所以只是产生了多余的价电子,总体上仍是电返回问题16-3中性的。问题16-4答自由电子数未增加,也不会带正电。如果在锗的纯