2017年首都师范大学固体物理或材料科学基础之材料科学基础考研复试核心题库
● 摘要
一、名词解释
1． 晶体
【答案】晶体是原子、分子或离子按照一定的规律周期性排列组成的固体。
2． 扩展位错
【答案】一个全位错分解为2个Shockley 不全位错，这样的2个Shockley 位错一起被称为扩展位错。
二、简答题
3． 解释施主态、受主态和受主能级。
【答案】非晶态半导体与晶态相比较，其中存在大量的缺陷。这些缺陷在禁带之中引入一系列局域能级，它们对非晶态半导体的电学和光学性质有着重要的影响。四面体键非晶态半导体和硫系玻璃，这两类非晶态半导体的缺陷有着显著的差别。
非晶硅中的缺陷主要是空位、微空洞。硅原子外层有四个价电子，正常情况应与近邻的四个桂原子形成四个共价键。存在有空位和微空洞使得有些硅原子周围四个近邻原子不足，而产生一些悬挂键，在中性悬挂键上有一个未成键的电子。
悬挂键还有两种可能的带电状态：释放未成键的电子成为正电中心，这是施主态；接受第二个电子成为负电中心，这是受主态。它们对应的能级在禁带之中，一个能级不被电子占据时呈中性，被电子占据时带负电，则被称为受主能级。一个能级被电子占据时呈中性，不被电子占据时带正电，则被称为施主能级。
半导体掺施主或受主杂质时会在禁带内引入杂质能级。施主杂质引入施主能级，受主杂质引入受主能级。因为受主态表示悬挂键上有两个电子占据的情况，两个电子间的库仑排斥作用，使得受主能级位置高于施主能级，称为正相关能。施主能级重要分布于高于费米能级的能带，受主能级重要分布于低于费米能级的能带。
4． 画一个斜方晶胞
指数。
【答案】如图所示。 .. 并标注出坐标原点和三个基矢（a 、b 、c ），然后在晶胞中画出（210）晶面和一个与（210）晶面等同（同一晶面族）的晶面，并标出它的晶面
图
5． 关于扩散，请回答以下问题：（1）扩散可以分为哪几种基本类型？（2）固溶体中原子的扩散必须具备哪些基本条件？（3）在间隙固溶体中，溶质原子各以何种机制进行扩散？（4）均匀奥氏体晶粒的长大以及扩散退火时晶内偏析的均匀化各属于何种类型的扩散？
【答案】（1）根据扩散有无浓度变化，可以分为自扩散和化学扩散；根据扩散方向，可以分为上坡扩散和下坡扩散；根据是否出现新相，可以分为原子扩散和反应扩散。
（2）其基本条件为存在化学势梯度。
（3）以间隙扩散机制扩散，原子从一个晶格中间隙位置迁移到另一个间隙位置。
（4）均匀奥氏体晶粒的长大属于原子扩散，扩散退火时晶内偏析的均匀化属于化学扩散。
6． 在立方晶胞中画出
【答案】如图所示。
图
7． 如图所示，一刃型位错环位于断面为正方形的棱柱滑移面上，正方形的两边分别沿x 和y 轴，
柏氏矢量沿z 轴。如果位错环只能滑移，示意画出在以下两种应力分布情况下位错环的平衡形状：
a ）位错环及所受应力状况；b ）位错环的平衡形状
图
【答案】位错环的平衡形状如图（b ）所示。
8． 在体心立方晶胞中画出一个最密排方向并标明晶向指数；再画出过该方向的两个不同的低指数（简单）晶面，写出对应的晶面指数。这两个面和与其平行的密排方向构成什么关系？
【答案】所求的两个面如图所示，这两个面和与其平行的密排方向构成构成晶带关系。
图
三、计算题
9． 晶体滑移面上存在一个位错环，外力场在其柏氏矢量方向的切应力为
性模量），柏氏矢量此位错环在晶体中能扩张的半径为多大？
曲率半径为R 的位错因线张力而施加于单位长度位错线的力为当此力和外加应力场对位错的力相等时，所对应的R 就是此位错环在晶体中能扩张的半径，因此有：
10．在共析温度Fe-C 合金中碳在铁素体的最大固溶度为合金共析点含碳量为
现有某Fe-C 合金平衡冷却，在共析转变刚结束时，观察到其显微组织中含有珠光体和铁素体各一半。试求：
（1）该合金中含碳量；
（G 为剪切弹【答案】由题意得，单位长度位错所受到的力为：