2019年鄭州輕工業(yè)學(xué)院830固體物理考研大綱

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鄭州輕工業(yè)大學(xué)

2019年碩士研究生入學(xué)考試初試科目考試大綱

固體物理(科目代碼：830)

本考試大綱適用于報(bào)考鄭州輕工業(yè)大學(xué)物理與電子工程學(xué)院化學(xué)物理技術(shù)專(zhuān)業(yè)碩士研究生的入學(xué)考試。

一、考試內(nèi)容及基本要求

1.晶體的結(jié)構(gòu)

(1) 晶格的周期性

(2) 晶向、晶面和它們的標(biāo)志

(3) 倒格子

(4) 晶體的宏觀對(duì)稱(chēng)性

(5) 點(diǎn)群

(6) 晶體的對(duì)稱(chēng)性

要求學(xué)生：了解晶體的宏觀特征，掌握常見(jiàn)的典型晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型。掌握晶體微觀結(jié)構(gòu)周期性的表述方式，理解基元、格點(diǎn)、原胞、單胞、布拉伐格子等概念，掌握晶體的空間點(diǎn)陣、晶體基矢的表達(dá)，理解簡(jiǎn)單晶格、復(fù)式晶格等描述晶體微觀結(jié)構(gòu)的各種方法;掌握晶向、晶面等概念，熟悉晶體結(jié)構(gòu)的分類(lèi)及其標(biāo)記方法;深刻理解倒格子，掌握正點(diǎn)陣和倒易點(diǎn)陣的關(guān)系，理解倒格子與布拉伐格子及晶體有關(guān)性能之間的聯(lián)系。了解晶體宏觀對(duì)稱(chēng)性的描述方法及其晶體點(diǎn)群;了解晶體微觀對(duì)稱(chēng)性的描述方法及其空間群;了解布拉伐格子的對(duì)稱(chēng)性及其點(diǎn)群，掌握7個(gè)晶系和14種布拉伐格子。

2.固體的結(jié)合

(1) 離子性結(jié)合

(2) 共價(jià)鍵結(jié)合

(3) 金屬性結(jié)合

(4) 范得瓦爾斯結(jié)合

(5) 元素和化合物晶體結(jié)合的規(guī)律性

要求學(xué)生：掌握晶體的結(jié)合類(lèi)型和結(jié)合性質(zhì)，理解晶體的結(jié)構(gòu)、結(jié)合類(lèi)型與晶體有關(guān)宏觀性能之間的聯(lián)系。晶體馬德隆常數(shù)和體積彈性模量的求解，掌握非極性分子晶體結(jié)合能的計(jì)算;掌握元素和化合物晶體結(jié)合的規(guī)律性。

3.晶格振動(dòng)及晶體的熱學(xué)性質(zhì)

(1) 簡(jiǎn)諧近似和簡(jiǎn)正坐標(biāo)

(2) 一維單原子鏈

(3) 一維雙原子鏈、聲學(xué)波和光學(xué)波

(4) 三維晶格的振動(dòng)

(5) 離子晶體的長(zhǎng)光學(xué)波

(6) 確定晶格振動(dòng)譜的實(shí)驗(yàn)方法

(7) 晶格熱容的量子理論

(8) 晶格振動(dòng)模式密度

(9) 晶格的狀態(tài)方程和熱膨脹

(10) 晶格的熱傳導(dǎo)

要求學(xué)生：理解晶格振動(dòng)的經(jīng)典模型;掌握一維晶體振動(dòng)模式的色散關(guān)系，建立起晶格振動(dòng)的量子化模型;深刻理解聲子的概念及其與格波的聯(lián)系;理解三維復(fù)式晶格中晶格振動(dòng)的基本規(guī)律;掌握晶格振動(dòng)譜的態(tài)密度函數(shù)及其計(jì)算方法;掌握聲子數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律及其與物質(zhì)發(fā)生相互作用時(shí)的能量守恒定律和準(zhǔn)動(dòng)量守恒律;了解晶格振動(dòng)譜的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法。理解晶格比熱與晶格振動(dòng)之間的聯(lián)系，了解晶格比熱的計(jì)算方法，掌握愛(ài)因斯坦模型和德拜模型中對(duì)晶格振動(dòng)的假設(shè)，掌握在德拜近似、愛(ài)因斯坦近似下計(jì)算晶格比熱的半經(jīng)驗(yàn)近似方法;了解非簡(jiǎn)諧效應(yīng)：熱膨脹、熱傳導(dǎo)。

4.能帶理論

(1) 布洛赫定理

(2) 一維周期場(chǎng)中電子運(yùn)動(dòng)的近自由電子近似

(3) 三維周期場(chǎng)中電子運(yùn)動(dòng)的近自由電子近似

(4) 贗勢(shì)

(5) 緊束縛近似——原子軌道線(xiàn)性組合

(6) 晶體能帶的對(duì)稱(chēng)性

(7) 能態(tài)密度和費(fèi)米面

要求學(xué)生：掌握能帶理論的基本假設(shè);掌握布洛赫定理，理解布洛赫定理與晶體平移對(duì)稱(chēng)性的本質(zhì)聯(lián)系;理解近自由電子近似的物理基礎(chǔ)，掌握近自由電子近似下一維晶體能帶結(jié)構(gòu)的微擾計(jì)算;掌握一維情況下晶體能帶結(jié)構(gòu)的圖示方法，深刻理解布里淵區(qū)的概念，能夠解釋布里淵區(qū)分界點(diǎn)上能隙產(chǎn)生的原因及其物理實(shí)質(zhì);理解三維晶體能帶結(jié)構(gòu)的基本特征;理解緊束縛近似的物理基礎(chǔ);理解原子軌道線(xiàn)性組合法及原子能級(jí)與晶體能帶的對(duì)應(yīng)關(guān)系，理解能帶形成的原因及其物理實(shí)質(zhì);掌握典型結(jié)構(gòu)晶體能帶函數(shù)的近似解析表達(dá)式;了解近自由電子近似、緊束縛電子近似情況下等能面和態(tài)密度的特征;掌握能態(tài)密度的計(jì)算;深刻理解費(fèi)米面的概念，了解費(fèi)米面的建造。

5.晶體中電子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

(1) 準(zhǔn)經(jīng)典運(yùn)動(dòng)

(2) 恒定電場(chǎng)作用下電子的運(yùn)動(dòng)

(3) 導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體的能帶理論

(4) 在恒定磁場(chǎng)中電子的運(yùn)動(dòng)

(5) 回旋共振

(6) 德哈斯-范阿爾芬效應(yīng)

要求學(xué)生：理解準(zhǔn)經(jīng)典近似;理解外場(chǎng)中布洛赫電子在準(zhǔn)經(jīng)典近似下的行為，掌握布洛赫電子運(yùn)動(dòng)的速度和加速度;理解有效質(zhì)量的概念及其物理實(shí)質(zhì);掌握恒定電場(chǎng)中布洛赫電子的運(yùn)動(dòng)特征，理解恒定磁場(chǎng)中布洛赫電子的運(yùn)動(dòng)特征;理解空穴的概念及其物理意義;掌握導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體的能帶理論解釋。掌握回旋共振;理解德哈斯-范阿爾芬效應(yīng)。

6.金屬電子理論

(1) 費(fèi)米統(tǒng)計(jì)和電子熱容量

(2) 功函數(shù)和接觸勢(shì)

(3) 分布函數(shù)和玻耳茲曼方程

(4) 馳豫時(shí)間近似和電導(dǎo)率公式

(5) 各項(xiàng)同性彈性散射和馳豫時(shí)間

要求學(xué)生：理解金屬經(jīng)典電子氣理論;掌握金屬中自由電子氣體的基態(tài)性質(zhì)和熱平衡態(tài)性質(zhì)，掌握金屬中自由電子的費(fèi)米分布函數(shù);掌握金屬中費(fèi)米能量的確定方法，理解金屬熱容量的影響因素;掌握功函數(shù)和接觸電勢(shì)差的概念;了解利用分布函數(shù)解決輸運(yùn)過(guò)程的思想，建立起金屬導(dǎo)電的微觀物理圖像。

7.半導(dǎo)體電子論

(1) 半導(dǎo)體的基本能帶結(jié)構(gòu)

(2) 半導(dǎo)體中的雜質(zhì)

(3) 半導(dǎo)體電子的費(fèi)米統(tǒng)計(jì)分布

(4) 電導(dǎo)和霍爾效應(yīng)

(5) 非平衡載流子

(6) PN結(jié)

(7) 異質(zhì)結(jié)

(8) 金屬-絕緣體-半導(dǎo)體系統(tǒng)和MOS反型層

要求學(xué)生：掌握半導(dǎo)體的基本能帶結(jié)構(gòu);理解半導(dǎo)體中的雜質(zhì)對(duì)其能帶結(jié)構(gòu)和宏觀性質(zhì)的影響;理解半導(dǎo)體中電子的費(fèi)米統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律;了解非平衡載流子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn);理解電導(dǎo)和霍爾效應(yīng)。掌握PN結(jié)、金屬—絕緣體—半導(dǎo)體系統(tǒng)和MOS反型層的基本工作原理。

二、試卷題型結(jié)構(gòu)

主要題型：填空題(40分)，簡(jiǎn)答題(30分)，計(jì)算題(80分)。

三、試卷分值及考試時(shí)間

考試時(shí)間 180分鐘，滿(mǎn)分150分。