Tentamen i Fasta Tillståndets Fysik, 2011
Tid: Fredag 28/10, kl 8-13
Plats: anslås på tentamens dagen
Hjälp medel: Matematiska tabeller (tex Beta), Physics Handbook, TEFYMA, miniräknare
och bifogad formelsamling
Examinator: Krister Svensson (ext. 1226)
1) a) Förklara begreppen; Enhetscell, Kristallstruktur, Gitter och Bas. Beskriv även strukturen hos
V3Si (i figuren nedan) med avseende på dessa begrepp.
(4)
b) Vad menas med en Ewald-sfär konstruktion och vad beskriver den?
(2)
c) För att erhålla enbart vissa våglängder ifrån en ”vit” röntgenstrålning så kan man skicka
röntgenstrålningen mot en kristall och sedan använda strålningen som kommer ut i en viss
diffraktionsriktning. Vilken/vilka energier får man ut i spegelriktningen om man sänder in vit
röntgenstrålning mot en (111)-yta hos en koppar kristall i en riktning som ligger 30° ifrån [111] i
riktning emot [110] riktningen?
(4)
2) a) Natrium beskrivs relativt väl av tomma-gitter modellen. Beräkna kvoten mellan Fermivågvektorn och radien hos den största sfär som ryms inom första Brillouinzonen.
(5)
b) Vid vilken lägsta energi kan man få optiska interband övergångar för Natrium? Skissa
våglängsberoendet för absorption av elektromagnetisk strålning hos Natrium.
(5)
3) a) Beskriv värmeledningsegenskaperna hos en isolator och förklara dess variation med
temperaturen.
(4)
b) Vid vilken temperatur har man lika stort bidrag till värmekapacitansen ifrån valenselektronerna
som ifrån gittervibrationer hos natrium?
(6)
4)a) Vad är diamagnetism och vad är det för mekanismer som ger upphov till diamagnetism? (2)
b) Vad har den fria elektrongasen i en metall för magnetiska egenskaper?
(2)
c) Hur stort är det effektiva magnetontalet för Mn3+ ([Ar]3d4) samt Sm3+ ([Xe]4f5) ?
(4)
d) Vad är det som kan ge upphov till Ferromagnetism hos en metal och vad har man för magnetiska
egenskaper vid temperaturer som är högre än Curie temperaturen.
(2)
5) a) Beräkna den intrinsiska ledningsförmågan hos rent kisel vid rumstemperatur.
(2)
b) Vad händer om man tillsätter en liten mängd av fosfor eller bor atomer till ett kisel prov? Rita
energinivådiagram för de två situationerna.
(4)
c) Beskriv i ett energidiagram hur Fermi-energin varierar med temperaturen hos ett kisel material
som är dopat med fosfor.
(2)
d) Vad blir ledningsförmågan hos ett kiselprov vid rumstemperatur om man dopar det med 1020 st
fosfor atomer/m3?
(2)
