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一、名词解释

1． 晶面族

【答案】晶面族是对称关系（原子排列和分布，面间距）相同只是空间位向不同的各组等同晶面，用{hkl}表示。

2． 空间点阵

【答案】为了便于分析研宄晶体中质点的排列规律性，可将实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体并简化，将其中每个质点抽象为规则排列于空间的几何质点，称之为阵点。这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵。

二、简答题

3． 欧盟于2006年7月1日开始正式执行的RoHS 指令（现已成为法令）要求禁止哪些有害物质? 其最高允许含量分别是多少? 替代有铅钎料的主要钎料系统有哪些?

【答案

】

Polybrominated ，0.1%）、多溴二苯醚（PBDE ，Polybrominated Diphenyl Ether，0.1%）。替代有铅钎料的主要有：系统。

4． 示意画出n 型半导体电导率随温度的变化曲线，并用能带理论定性解释上述曲线。

【答案】（1）如图所示。

图

（2）n 型半导体中的载流子包括掺杂的施主电子及本征半导体固有的电子和空穴，但施主电子跃迁所需克服的能垒小于本征电子和空穴跃迁所需克服的能垒

①温度较低时，本征电子和空穴的热激活跃迀几率很小，而施主电子跃迁几率较大且随温度升高

而呈指数增大，此时电导率主要由掺杂的施主电子提供。

②当施主电子全部跃迁或称耗竭，而本征电子和空穴的热激活跃迁几率仍然很小，载流子浓度几乎不随温度升高而变化，电导率几乎为常数。

③温度进一步升高，本征电子和空穴的热激活跃迁几率明显呈指数增大，电导率也随之呈指数增大。

5． 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。

6． 试举例分析材料加工过程对材料使用性能的影响。

【答案】材料加工过程对材料使用性能有重要而复杂的影响，材料也必须通过合理的工艺流程才能制备出具有实用价值的材料来。通过合理和经济的合成和加工方法，可以不断创制出许多新材料或改变和精确控制许多传统材料的成分和结构，可以进一步发掘和提高材料的性能。

材料的制备/合成和加工不仅赋予材料一定的尺寸和形状，而且是控制材料成分和结构的必要手段。如钢材可以通过退火、淬火、回火等热处理来改变它们内部的结构而达到预期的性能，冷轧硅钢片经过复杂的加工工序能使晶粒按一定取向排列而大大减少铁损。

7． 论述位错的运动方式、条件及其对材料变形的影响。

【答案】（1）运动方式。刃型位错：滑移，攀移；螺型位错：滑移和交滑移。

（2）条件。滑移需要临界切应力，启动单个位错滑移的力为力。攀移运动需要正应力和高温作用。只有螺型位错才能发生交滑移，层错能的大小对交滑移的影响很明显，层错能越高，则扩展层错越窄，位错越容易束集而发生交滑移。

（3）位错滑移和交滑移是材料主要的塑性变形方式，只有在高温和高正应力作用时才能发生正刃

型位错的攀移。

8． 在立方晶胞内画出

【答案】如图所示。

晶面，以及晶向。

图

三、计算题

9． 已知铜是面心立方结构的金属，其原子半径为0.1278MN ，摩尔质量为

所占的体积密度。

【答案】由于是面心立方结构，所以

则

由此可得铜的晶胞体积为

又单个铜原子的质量为

且面心立方晶体的晶胞中包含4个原子，所以，铜晶胞的质量为

因此，铜的原子体密度可求得为

10．在金属的自由电子模型中，假定传导电子可近似地看作是自由电子气，其中最重要的参数是电子数密度n 及两次碰撞之间的时间

（1）试导出金属电导率的表示式

（2）估算铜中电子的弛豫时间铜的电阻率为【答案】（1）对于自由电子，动量p 和波矢k 的关系为

求铜原子（其中a 为晶胞边长，r 为原子半径）。 原子密度为