Физика и химия твердого тела

1. Сформулируйте отличие спектров энергии электронов в кристалле от спектра в отдельном атоме.

Ответ: В кристалле спектр электронов имеет зонный характер, а в атоме имеет вид дискретных уровней.

2. Каков вид зонной структуры в металлах, полупроводниках и изоляторах?

Ответ: В металлах в зонной структуре нет запрещенной зоны, а в полупроводниках она есть. Различие полупроводников и диэлектриков- количественное в ширине запрещенной зоны.

3. Сущность адиабатического приближения.

Ответ: Сущность адиабатического приближения состоит в неподвижности ядер кристалла и рассмотрении уравнения Шредингера в кристалле только для электронов.

4. Сформулируйте правило Юм-Розери о степени заполнения зон Бриллюена в кристаллических решетках разного вида.

Ответ: Число валентных электронов, приходящихся на один атом кристалла - соединения постоянно и различно для кристаллических решеток разного вида.

5. Перечислите дефекты твердых тел.

Ответ: Дефекты твердых тел: точечные, линейные, плоские, объемные, ассоциированные (сложные).

6. Каковы виды точечных дефектов твердых тел?

Ответ: Точечные дефекты: собственные - вакансии, междоузлия, антиструктурные; примесные - узельные, межузельные.

7. Каковы виды вакансий кристаллической решетки?

Ответ: Вакансии - по Шоттки (без междоузлий), по Френкелю (с образованием парного междоузлия).

8. Каковы изменения в электронном спектре кристаллического твердого тела с точечными дефектами?

Ответ: Точечные дефекты вносят в электронный спектр кристалла локальные энергетические уровни.

9. Назовите основные виды дислокаций.

Ответ: краевые, винтовые, смешанные.

10. Каковы изменения в электронном спектре кристаллического твердого тела с дислокациями?

Ответ: Дислокации образуют в энергетическом спектре кристалла узкие дислокационные энергетические зоны внутри запрещенной зоны.

11. Сформулируйте физическую сущность доноров и акцепторов в полупроводниках.

Ответ: Доноры - примесные центры, способные при ненарушенных химических связях отдавать электроны в разрешенный спектр или другим примесным центрам, акцепторы - воспринимать электроны из разрешенного спектра или от других примесных центров.

12. Перечислите механизмы образования вакансий.

Ответ: Вакансии бывают: термические, радиационные, стехиометрические.

13. Каков механизм теплового расширения твердых тел?

Ответ: Тепловое расширение происходит за счет ангармонизма колебаний атомов и несимметричной кривой “потенциальная энергия - межатомные расстояния”.

14. Назовите виды адсорбции.

Ответ: Адсорбция бывает химическая и физическая.

15. Что такое активация твердых тел?

Ответ: Активация твердых тел - повышение их реакционной способности за счет увеличения поверхности и повышения дефектности твердого тела.

16. Перечислите виды магнетиков.

Ответ: Магнетики: пара-, диа-, ферро-, ферримагнетики.

17. Назовите основные параметры ферромагнетиков.

Ответ: Основные параметры, характеризующие ферромагнетики: остаточная индукция, коэрцитивная сила.

18. В чем состоит явление сверхпроводимости?

Ответ: Явление сверхпроводимости состоит в полной потере электросопротивления твердого тела при температурах ниже некоторой критической.