材料物理答案2023

第二章测试

1.已知某离子晶体的晶格常数为5.0×10-8cm，固有振动频率为1012Hz，晶格势能垒为0.5 eV，求300K时的离子迁移率为（ ）。
A:1.24×10-10 cm2/s·V B:6.19×10-11 cm2/s·V C:4.57×10-10 cm2/s·V D:9.14×10-10cm2/s·V

答案:B
2.已知NaCl的A1=5.0×107 s·m-1，W1=169 kJ/mol，A2=50 s·m-1，W2=82kJ/mol；计算在300 K时的电导率。（ ）
A:2.7×10-13s·m-1
B:1.48×10-21 s·m-1 C:1.98×10-22 s·m-1 D:2×10-12 s·m-1 3.硫化铅晶体的禁带宽度为0.35eV，等效状态密度 N= 8.8×1018/cm3,计算300 K时硫化铅价带空穴浓度和导带电子的浓度。（k=8.6×10-5 eV/K）（ ）
A:1.65×1014/cm3 B:1×1014/cm3 C:2×1014/cm3 D:3.3×1014/cm3
4.单晶硅半导体的禁带宽度为1.10 eV，等效状态密度 N=1.0×1019/cm3,求在273K时该半导体中的本征载流子浓度ni为（ ）。
A:6.7×108/cm3 B:2.2×109/cm3
C:1.1×109/cm3 D:1.34×109/cm3 5.n型半导体导带的有效状态密度 Nc=1.0×1019/cm3, 施主原子的浓度为ND=1.0×1021/cm3,导带的最低能级为1.10 eV，施主原子的局域能级为1.00 eV，求该n型半导体导带中的电子浓度和费米能级，k=8.6×10-5eV/K，T=300K，假定价带顶的能级为0.0 eV。（ ）
A:2.37×1019/cm3 , 0.56eV
B:2.37×1019/cm3 , 0.44eV
C:1.44×1019/cm3 , 0.56eV
D:1.44×1019/cm3 , 0.44eV
6.

已知室温下硅的本征载流子密度ni=1.5´1010 cm-3，试求掺磷浓度为1.5´1013 cm-3，掺硼浓度为1.0´1013 cm-3的硅样品在室温热平衡状态下的电子密度n0、空穴密度p0和费米能级的位置（Ec-EF）。已知此时硅中杂质原子已全部电离，硅的导带底和价带顶有效态密度分别为2.8´1019cm-3和1.1´1019cm-3。( )

A:n0=4.5´107cm-3, p0=5´1012cm-3, Ec-EF=0.362eV
B:n0=4.5´107cm-3, p0=5´1012cm-3, Ec-EF=0.404eV
C:n0=5´1012cm-3, p0=4.5´107cm-3, Ec-EF=0.362eV
D:n0=5´1012cm-3, p0=4.5´107cm-3, Ec-EF=0.404eV
7.透辉石CaMg[Si2O6]硅酸盐矿结构属何种结构类型？（ ）
A:架状
B:链状, 单链 C:组群状，双四面体 D:层状 8.方镁石（MgO）的密度是3.58g/cm3，其晶格常数是0.42nm，计算MgO中每个晶胞中肖特基缺陷的数目（MgO为立方晶系，1个MgO晶胞中有4个MgO分子，Mg原子量24.305，O原子量15.999）。（ ）
A:0.1
B:0.0082 C:0.02 D:0.04 9.在CaF2晶体中，弗兰克尔缺陷形成能为2.8eV，肖特基缺陷的生成能为5.5eV，计算在25℃时热缺陷的浓度？ （ ）
A:1.33×10-31 B:2.21×10-24 C:1.41×10-5
D:1.72×10-4 10.在CaF2晶体中，弗兰克尔缺陷形成能为2.8eV，肖特基缺陷的生成能为5.5eV，计算在1600℃时热缺陷的浓度？ （ ）
A:1.41×10-5
B:2.21×10-24 C:1.33×10-31 D:1.72×10-4 11.高温结构材料Al2O3可以用ZrO2来实现增韧，也可以用MgO来促进Al2O3的烧结，如加入0.2mol%ZrO2，固溶体分子式为：（ ）
A:Al1.997Zr0.003O3 B:Al1.997Zr0.002O3 C:Al1.998Zr0.002O3 D:Al1.998Zr0.002O3.001
12.TiO2等金属氧化物，在还原气体中焙烧时，还原气氛夺取了TiO2中的部分氧在晶格中产生氧空位。每个氧离子在离开晶格时要交出两个电子。这两个电子可将两个Ti4+还原成Ti3+，但三价Ti3+离子不稳定，会恢复四价放出两个电子，由于氧离子缺位，分子表达式为TiO2-x。此时电子浓度、氧空位浓度和氧分压的关系为：（ ）
A:
B:
C:
D:
13.已知CaO的肖特基缺陷生成能为6ev，欲使Ca2+在CaO中的扩散直至CaO的熔点（2600℃）都是非本征扩散，要求三价杂质离子的浓度是多少？（ ）
A:6.18×10-11
B:1.1×10-5 C:3.09×10-11 D:5.5×10-6 14.空位随温度升高而增加，在和之间，由于热膨胀bcc铁的晶格常数增加0.51%，而密度减少2.0%，假设在时，此金属中每1000个单位晶胞中有1个空位，试估计在时每1000个单位晶胞中有多少个空位？（bcc铁单位晶胞中有2个原子，假设晶格不变）（ ）
A:11 B:71 C:61
D:21 15.在（773K）所做扩散实验指出，在金属1010个原子中有一个原子具有足够的激活能可以跳出其平衡位置而进入间隙位置，在时，此比例会增加到109，问：（1）此跳跃所需要的激活能？（2）在（973K）具有足够能量的原子所占的比例为多少？( )
A:① 2.14×10-19J/atom ② 6.2×10-9
B:① 2.14×10-17J/atom ② 8.2×10-9
C:① 2.14×10-17J/atom ② 6.2×10-9
D:① 2.14×10-19J/atom ② 8.2×10-9
16.设有一条内径为30mm的厚壁管道，被厚度为0.1mm的铁膜隔开，通过向管子一端向管内输入氮气，以保持膜片一侧氮气浓度为1200mol/m3，而另一侧的氮气浓度为100mol/m3。如在700℃下测得通过管道的氮气流量为2.8×10-4mol/s，求此时氮气在铁中的扩散系数。( )
A:4.4×10-4m2/s
B:3.6×10-12m2/s
C:4×10-11m2/s
D:1.1×10-7m2/s
17.根据下图中金属的相图以及电阻率与状态关系示意图，表示形成连续固溶体电阻率变化情况的是（ ）。
A: B: C: D:
判断题
18.如果对某试样测得的霍尔系数RH为正值，则其电导载流子为电子。（ ）
A:错 B:对 19.因为金属中自由电子浓度很大，远远超过半导体的载流子密度，故半导体的霍尔系数大于金属。（ ）
A:对 B:错 20.离子晶体中的离子电导常温下以本征电导为主，高温下以杂质电导为主。（ ）
A:对 B:错 21.下列离子晶体：氟化钠、氯化钠、溴化钠、碘化钠中离子电导率的大小为。 （ ）
A:错 B:对 22.电子导电材料中温度对载流子迁移率的影响为：低温下杂质离子对电子的散射起主要作用，高温下声子对电子的散射起主要作用。（ ）
A:错 B:对 23.金属的电导率随温度的升高而升高；无机非金属材料的电导率随温度的升高而降低。（ ）
A:对 B:错 24.写出钛酸钡BaTiO3中掺入氧化镧（La2O3）的缺陷化学方程式为，并判断其电导属性为n型半导体。（ ）
A:对 B:错 25.

比较下列几种玻璃的电导率的大小关系：纯石英玻璃、5.0%氧化钠玻璃、6.0%氧化钠玻璃、3.0%氧化钠和3.0%氧化钾玻璃、3.0%氧化钠和3.0%氧化钙玻璃、6.0%氧化钙玻璃
电流吸收现象发生在离子电导为主的陶瓷材料中，电子性电导体没有电流吸收现象，因为电子迁移率很高，无法形成空间电荷。（ ）

A:错 B:对 26.当表面能级低于半导体的费米能级，即为受主表面能能级时，从半导体内部俘获电子而带负电，内层带正电在表面附近形成表面空间电荷层。（ ）
A:错 B:对 27.空间电荷层形成耗尽层，材料表面电导率降低。（ ）
A:错 B:对 28.n-型半导体负电吸附，p-型半导体正电吸附，表面电导率增加。（ ）
A:对 B:错 29.在p-n结两端接电压时可以形成正偏压和负偏压。P区接负极，n区接正极，形成正偏压。（ ）
A:对 B:错 30.处于超导态的超导体是一抗磁体，此时超导体具有屏蔽磁场和排除磁通的功能。（ ）
A:对 B:错 31.导体从正常态转变为超导态的温度是超导体的临界温度Tc。（ ）
A:错 B:对 32.俘获了空穴的阳离子空位为F心。（ ）
A:对 B:错 33.同一种晶体中电子的迁移率μe大于空穴的迁移率μh。（ ）
A:对 B:错 34.

金属氧化物MO中氧原子过剩时形成n型半导体，金属原子过剩时形成p型半导体。（ ）

A:错 B:对 35.在半导体硅中杂质P起施主作用；Al起受主作用，同时含磷和铝，但铝浓度高的Si是p型半导体。（ ）
A:错 B:对 36.一种半导体E(k)曲线的导带底曲率大于其价带顶曲率,由此知其电子有效质量小于空穴有效质量，其电子迁移率大于空穴迁移率。（ ）
A:对 B:错 37.II-VI族化合物ZnS半导体中的非金属原子空位起施主作用。（ ）
A:对 B:错 38.化合物半导体的禁带宽度一般随平均原子系数的增加而变窄，如GaN＞GaP。（ ）
A:对 B:错 39.GaN比GaAs的禁带宽度宽；这与N比As的电负性强有关。（ ）
A:错 B:对 40.砷化镓中替代镓位的硅原子起施主作用；这样的砷化镓是n型半导体。（ ）
A:对 B:错 41.EF－EC≥0的半导体叫简并半导体，其施主浓度高于导带底等效态密度。（ ）
A:对 B:错 42.半导体中费米能级随着温度的升高向禁带中央移动，随着杂质浓度的提高向禁带边沿移动。（ ）
A:对 B:错 43.如果CaF2晶体中，含有百万分之一的YF3杂质，则在1600℃时，CaF2晶体中是热缺陷浓度小于杂质缺陷浓度（CaF2晶体中弗兰克尔缺陷形成能为2.8eV，肖特基缺陷的生成能为5.5eV）？ （ ）
A:错 B:对 44.在一种还原性气氛中加热的WO3晶体中，氧空位VO..和W(V)缺陷占优势。（ ）
A:对 B:错 45.下述缺陷反应方程正确：。（ ）
A:对 B:错 46.ZnO属六方晶系，a=0.3242nm，c=0.5195nm，每个晶胞中含有2个ZnO分子，测得晶体密度为5.606g/cm3，这种情况下产生间隙型固溶体。（ ）
A:对 B:错 47.晶体产生Frenkel缺陷时，晶体体积变大，晶体密度变小。（ ）
A:错 B:对 48.在MgO中形成Schottky缺陷时，缺陷反应式为。（ ）
A:对 B:错 49.少量CaCl2在KCl中形成固溶体后，实测密度值随Ca2+离子数/K＋离子数比值增加而减少，由此可判断其缺陷反应式为。 （ ）
A:对 B:错 50.

A:错 B:对 51.氧化性气氛生成p型半导体，以下缺陷反应生成阳离子空位（Ma-yXb）型非化学计量化合物1/2O2=VFe’’+2h•+OO 。（ ）
A:对 B:错 52.亚间隙机构与空位机构相比，造成的晶格变形大；与间隙机构相比，晶格变形小。AgBr晶体中的间隙Ag+的扩散，萤石型结构UO2+x晶体中间隙O2-的扩散属于亚间隙扩散机构。（ ）
A:错 B:对 53.研究碱卤化合物的电导激活能发现，负离子半径增大，其正离子激活能显著降低，这样离子电导率便按NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI依次降低。（ ）
A:错 B:对 54.阳离子电荷高低对活化能也有影响。一价阳离子尺寸小，电荷少，活化能低，电导率大；相反，高价正离子，价键强，激活能高，故迁移率就低，电导率也低。（ ）
A:错 B:对 55.若把温度T 从超导转变温度下降,则超导体的临界磁场也随之增加。（ ）
A:对 B:错 56.如果输入电流所产生的磁场与外加磁场之和超过超导体的临界磁场Bc 时, 则超导态被破坏。（ ）
A:对 B:错