ố nguyên tử (số thứ tự) 14 32 Khối lượng ngtử 28,1 72,6 Khối lượng riêng, g cm3 2,33 5,32 Số nguyên tử cm3 5,0.1022 4,4.1022 Cấu trúc tinh thể Kim cương Kim cương Hằng số mạng, aAo 5,43 5,66 Eg, eV ( 3000K) 1,1 0,72 ni, cm3 (3000K) 1,5.1010 2,5.1013 Điện trở suất, .cm (3000K) 230.000 45 n, cm 2 Vs (3000K) 1300 3800 p, cm 2 Vs (3000K) 500 1800 PHẦN VÍ DỤ 1) Ở 550oC độ dẫn điện của NaCl rắn được xem như là do sự chuyển dịch của các cation vì r(Na+) R(Cl). Tính độ chuyển dịch của Na+ nếu độ dẫn điện là 2.106 1cm1.
1 VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP TÍNH CHẤT ĐIỆN Tính chất Si Ge Tính chất Số nguyên tử (số thứ tự) Khối lượng ngtử Khối lượng riêng, g /cm3 Số nguyên tử / cm3 Cấu trúc tinh thể Hằng số mạng, aAo Eg, eV ( 3000K) ni, cm3 (3000K) Điện trở suất, cm (3000K) n, cm / Vs (300 K) p, cm / Vs (300 K) Si 14 28,1 2,33 5,0.1022 Kim cương 5,43 1,1 1,5.1010 230.000 1300 500 Ge 32 72,6 5,32 4,4.1022 Kim cương 5,66 0,72 2,5.1013 45 3800 1800 PHẦN VÍ DỤ 1) Ở 550oC độ dẫn điện NaCl rắn xem chuyển dịch cation r(Na+) R(Cl-) Tính độ chuyển dịch Na+ độ dẫn điện 2.10-6 -1cm-1 Giải: = nq n= Số chất mang cm ( Na qn (1 , 10 Na [ ( , 98 19 , 81 ) 10 / ô sở ] 3 cm / ô sở = 2,3.1022 ion/cm3 10 = ) )( , 10 22 = 5,5.10-10 cm2/Vs ) 2) Một bán dẫn Si chứa 0,00001% nguyên tử Al có điện trở suất 2,45 a) Tính số lỗ/cm3 Biết d(Si) = 2,4 g/cm3, M(Si) = 28,1 g/mol b) Tính độ chuyển dịch lỗ Giải: a) Cứ ngtử Al tạo lỗ Từ 0,00001% Al 107 ngtử Si có ngtử Al có 1lỗ Số ngtử Si/cm3 = d x AN , g / cm M 22 = qn x , 02 10 23 ngt / mol cm = 5,13.1022 ngtử Si/cm3 28 ,1 g / mol Số lỗ/cm = 5,13.10 /10 = 5,13.10 c) 15 ( , 45 )( , 10 19 )( ,13 10 15 500 cm Vs ) 3) Tính phần e hóa trị Si hoạt hóa vào miền dẫn 300K Biết 300K, Si có = 2,3.105 cm, n = 1300 cm2/Vs, p = 500 cm2/Vs Giải: Với bán dẫn nguyên chất: CuuDuongThanCong.com = nq ( n p ) https://fb.com/tailieudientucntt Số e dẫn/cm3 = n = q( 1010 e dẫn/cm3 , 51 n p ) Để tìm phần hóa trị kích thích nhiệt từ miền hóa trị tới miền dẫn, ta cần biết số e có miền hóa trị miền cịn đầy (ở nhiệt độ thấp) Si có cấu hình s2 2s2 2p6 3s2 3p2 Có e hóa trị/ngtử Si Si có cấu trúc kim cương ( ngtử/ơ sở) có x = 32 e hóa trị/ơ sở o -8 aSi = 5,43A Thể tích sở (5,43.10 ) cm3 Số e hóa trị/cm3 = Số e hóa trị /ô sở 32 Th ể tích /ô sơ ( , 43 10 ) 23 10 e hóa trị/cm3 Phần e hóa trị dẫn vào miền dẫn: 10 23 , 51 10 / cm 10 / cm , 32 10 Tỉ số thấp Cứ 1,32.1013 e hóa trị có e vào miền dẫn 13 cần có phụ gia để có nhiều e vào miền dẫn 4) Đối với kim loại, điện trở suất tăng tăng nhiệt độ T o T – To) ( : Hệ số nhiệt độ o điện trở suấr To = 0oC Điện trở suất Cu tăng 0,4% nhiệt độ tăng 1oC Hỏi nhiệt độ điện trở suất Cu gấp đơi điện trở suất 0oC o: Giải: = 0,004, T=1 / = T Từ , 004 o (T To ) o o o (T 0) o o 1= C Để o , 004 T T= 1 , 004 o C 250 o C PHẦN BÀI TẬP 1) Tungsten có d = 18,8 g/cm3, M = 184 Nồng độ e tự 1,23 1023/cm3 Tính số e tự nguyên tử Đáp số: 2) Biết Ge nguyên chất có n = 3900 cm2/Vs, p = 1900 cm2/Vs Tính phần độ dẫn điện Ge dẫn e dẫn lỗ Đáp số: Phần dẫn e = 0,67 dẫn lỗ 0,33 3) Tìm nhiệt độ để Ge có độ dẫn điện = độ dẫn điện 20oC, biết Eg = 0,72 eV, k = 1,38.10-16 erg/K, 1eV = 1,6.10-12 erg phụ thuộc độ dẫn vào nhiệt độ theo công thức: = oe-Eg/2kT o: số Đáp số: 35 C CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4) Bán dẫn loại p có EA = 0,1 eV Ở nhiệt độ 20oC số lỗ dẫn tạp chất/cm3 lớn nhiều so với số lỗ dẫn nguyên chất/cm3 Độ dẫn điện bán dẫn 20oC 10 -1cm-1 Tính độ dẫn điện 0oC, biết k = 8,61.10-5 eV.K-1 Đáp số: 7,48 -1cm-1 5) Độ dẫn điện Si nguyên chất 5.10-6 -1cm-1 50oC a) Tính nồng độ lỗ nồng độ e dẫn Si 50 oC, biết n = 1300 cm2/Vs, p = 500 cm2/Vs) Đáp số: n = p = ni = pi = 1,74.1010/cm3 b) Tính phần e dẫn/e hóa trị Si 50oC Biết dSi = 2,4 g/cm3, MSi = 28,1 Đáp số: 8,5.10-14 6) Si có tỉ trọng 2,4 g/cm3 a) Tính số nguyên tử Si/cm3 Đáp số: 5.1022 ngtử/cm3 b) Thêm P vào Si để tạo bán dẫn loại n có độ dẫn điện -1cm-1 n = 1700 cm2/Vs Tính số e dẫn/cm3 Đáp số: 3,68.1015 e dẫn/cm3 c) Tính số nguyên tử Si để tạo e dẫn d) Si có mạng tinh thể giống kim cương với a = 5,42 Ao Tính thể tích chứa e dẫn e) Tính số sở chứa e dẫn 7) Ge có điện trở suất cm, p = 1,9.1015 lỗ/cm3 a) Tính độ chuyển dịch lỗ Đáp số: 1645 cm2/Vs b) Nguyên tố cho vào Ge để tạo bán dẫn loại p, loại n 8) Bán dẫn Ge tạo thành cách nấu chảy 3,22.10-6 g Sb với 100 g Ge a) Bán dẫn loại p hay loại n b) Tính số ngtử Sb/cm3 Ge ( = tính nồng độ Sb Ge theo ngtử/cm3) Biết dGe = 5,36 g/cm3, dSb = 6,62 g/cm3, MGe = 72,59, MSb = 121,75 Đáp số: b) 8,54.1014 Sb/cm3 9) Ở 727oC 80% điện tích NaCl mang Na+ 20 % Cl- Biết rằng: qD = nq D: Hệ số khuếch tán, k: số Boltzman kT Tính D(Na+) độ dẫn điện tổng = 2,5.10-4 1,81 A0, k = 1,38 x 10-16 erg/K Đáp số: 4,7.10-9 cm2/s -1 cm-1 Biết r(Na+) = 0,98 A0, R(Cl-) = 10) Trong cấu trúc FeO (giống NaCl) có Fe3+ với Fe3+/Fe2+ = 0,1 Tính độ chuyển dịch nút trống độ dẫn điện -1cm-1 99% điện tích mang nút trống (hằng số mạng FeO, a = 4,3 Ao) Đáp số: 1,4.10-3 cm2/Vs 11) Trong mạng NiO có tồn Ni3+cùng với Ni2+, EA= 0,1eV, Eg = 1,1eV, k = 8,61 x 10-5 eV/K Độ dẫn điện NiO ( khơng có Ni3+) tính theo T = oexp(-Eg/2kT) Độ dẫn điện NiO ( có Ni3+) tính theo ’T = o exp (-EA/kT) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt So sánh độ dẫn điện NiO có khơng có Ni3+ 27oC, rút nhận xét độ dẫn điện, chế dẫn Đáp số: 3,68.107 12) Cho chất sau (1) Si1-xPx (2) Si1-xAlx với x phần nguyên tử phụ gia/nguyên chất Biết bán dẫn nguyên chất độ dẫn điện = exp(-Eg/2kT), bán dẫn loại n: = exp(-ED/kT), bán dẫn loại p: = exp(-EA/kT) Nếu xem không đổi k = 8,61x10-5 eV/K, q = 1,6 x10-19 C, Eg = 1,1 eV, ED = EA = 0,1 eV, n =1300 cm2/Vs, 22 p =500 cm /Vs, số nguyên tử Si/cm = x 10 , T = 300 K Gần đúng, xem = nq n với bán dẫn loại n = pq p với bán dẫn loại p [*] a) Khi x = 0, vật liệu có điện trở suất 230.000 cm Xác định số điện tử dẫn/cm3 b) Khi x = 10-8 , dùng [*] để tính (1) (2) c) Khi x = 10-8 , dùng số liệu câu a) để tính (1) (2) d) So sánh giá trị thu từ b) c) Cách xác hơn, sao? Đáp số: a) 1,5.1010/cm3; b) = 0,104 -1.cm-1, = 0,04 -1.cm-1; c) = = 160,09 -1.cm-1; d) cách c khơng xác khơng kể đến nồng độ chất phụ gia giả sử không đổi 13) Khi NiO có phụ gia Cr2O3 hình thành chất rắn có cơng thức 3+ Cr x Ni 2+ - 3x Ni 3+ x VxO Néu tỷ lệ Cr3+/Ni2+ = 1/10, xác định nồng độ phần tử dẫn cm3 hệ số p có phụ gia Biết khơng có phụ gia NiO = 10-10 -1.cm-1 300 K Khi có phụ gia, dẫn điện chủ yếu pe (do phụ gia acceptor) (p = pe), Eg(NiO) = 3,7 eV, EA = 0,1 eV, thông số mạng aNiO = 4,176 A0, cấu trúc NiO giống NaCl giả sử không đổi Đáp số: p = 8,44.1021/cm3 p = 1,96.1016 cm2/Vs 14) Có 10 22 nguyên tử Al/m3 Si để tạo bán dẫn loại p Ở nhiệt độ độ dẫn điện Si nguyên chất với độ dẫn điện cực đại bán dẫn có phụ gia Biết 20 0C độ dẫn điện Si nguyên chất = x 10 -4 -1m-1, Eg = 1,1 eV, p = 0,0425 m2/V.s , k = 8,61 x 10-5 eV/K Đáp số: 640 K 15) a) Cho bán dẫn nguyên chất có độ dẫn 20 0C = 2,17 -1cm-1, 150 0C = 16,5 -1cm-1 Xác định Eg, biết k = 8,61 x 10-5 eV/K b) Khi T = const thay đổi theo Eg , Eg = const thay đổi theo T (gợi ý: xây dựng đồ thị ln = f(Eg) ln = f(1/T)) Đáp số: a) Eg = 0,33 eV 16) Nếu phụ gia nhóm V thêm vào Ge với tỉ lệ 10-8 để tạo điện trở suất = 0,1 m Biết MGe = 72,6 dGe = 5,32 g/cm3 Tính độ chuyển dịch điện tử cường độ điện trường E (V/m) để tạo tốc độ trung bình điện tử v = 1m/s Đáp số: n = 1417.10-4 m2/V.s E = V/m CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 17) Ở nhiệt độ cao có 1/1012 điện tử hóa trị Si nằm miền dẫn Tính độ dẫn điện Si Biết Si có cấu trúc kim cương có cấu hình 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 , số mạng a = 5,43 A0 , p = 500 cm2/V.s , n = 1300 cm2/V.s Đáp số: 5,76.10-5 -1cm-1 18) Một bán dẫn chứa 1021/m3 chất mang điện tích âm (và số nhỏ chất mang điện tích dương) có điện trở suất = 0,016 m Tính a) Độ dẫn điện bán dẫn b) Độ chuyển dịch điện tử c) Tốc độ trung bình điện tử cường độ điện trường mV/mm d) Nếu cường độ điện trường 0,5 V/m tốc độ trung bình điện tử Đáp số: a) 62,5 -1cm-1; b) 0,391 m2/V.s; c) 1,95 m/s; d) 0,195 m/s 19) Một bán dẫn nguyên chất có độ dẫn điện 390 -1m-1 oC 1010 o C a) Tính độ rộng miền cấm Eg b) Tính độ dẫn điện 15 oC Đáp số: a) 0,68 eV; b) 638 -1m-1 -1 m-1 25 20) Ge nguyên chất 300 K có điện trở suất 44,64 cm a) Xác định nồng độ điện tử dẫn b) Muốn nâng cao độ dẫn điện lên 10 lần người ta thêm phụ gia donor Xác định tỉ lệ nguyên tử phụ gia/Ge Biết trường hợp nồng độ pi không đổi so với nguyên chất Cho số nguyên tử Ge = 4,4 x 1022/cm3 , n = 3800 cm2/Vs, p = 1800 cm2/Vs, q = 1,6 x 10-19 C Đáp số: a) 2,5.1013/cm3 b) 1/2,4.108 20) Bán dẫn Si có chứa 0,1 ppb P ( phần tỉ khối lượng) a) Bán dẫn loại p hay n, giải thích b) Tính độ dẫn điện bán dẫn Biết khối lượng riêng Si d = 2,33 g/cm3, phân tử lượng P M = 30,97, n = 0,19 m2/Vs, p = 0,0425 m2/Vs Đáp số: 0,14 -1m-1 21) Độ chuyển dịch điện tử Si 0,19 m2/Vs a) Tính cường độ điện trường (V/m) để tốc độ trung bình điện tử 0,7 m/s b) Nếu độ dẫn điện phần tử mang điện tích âm tạo 20 -1m-1 nồng độ điện tử miền dẫn bao nhiêu? c) Tính điện trở suất tổng cộng Si nguyên chất độ chuyển dịch lổ 0,05 m2/Vs Đáp số: a) 3,7 V/m; b) 6,58.1020/cm3; c) 0,0396 m 22) Ge có độ dẫn điện 60 -1m-1 có phụ gia As a) Ở trạng thái cạn kiệt miền cho, xác định tỷ lệ nguyên tử phụ gia/nguyên tử Ge b) Nếu số điện tử Ge/cm3 miền dẫn 2,5 x 10 13/cm3, tính tỷ lệ độ dẫn điện bán dẫn có phụ gia so vởi bán dẫn nguyên chất Biết độ chuyển dịch n = 3800 cm2/Vs, p = 1800 cm2/Vs, dGe = 5,32 g/cm3, MGe = 72,6 Đáp số: 2,24.10-8; b) 26,8 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 23) Si 300 K có nồng độ điện tử dẫn ni = 1,5 x 1010/cm3, độ chuyển dịch n = 1300 cm2/Vs, p = 500 cm2/Vs, dSi = 2,33 g/cm3, MSi = 28,1 a) Xác định điện trở suất Si 300 K b) Khi P cho vào Si với tỉ lệ 10-8 điện trở suất bán dẫn trạng thái cạn kiệt miền cho Đáp số: a) 231480 cm; b) 9,62 cm 24) Ở 00C điện trở suất Ge 50 cm, Cu 16 nm a) Khi tăng nhiệt độ độ dẫn điện Ge, Cu tăng hay giảm? Nêu biểu thức quan hệ độ dẫn điện nhiệt độ Ge Cu b) Ở 323 K độ dẫn điện Ge Cu Cho Eg(Ge) = 0,72 eV (Cu) = 0,004 0C -1, k = 8,61x 10-5 eV/K Đáp số: 0,052.107 -1cm-1 (Cu) 0,2120 -1cm-1 (Ge) 25) Ge 300 K có nồng độ điện tử dẫn ni = 2,5 x 10 13/cm3, độ chuyển dịch n = 3800 cm2/Vs, p = 1800 cm2/Vs, dGe = 5,32 g/cm3, MGe = 72,6 a) Xác định điện trở suất Ge 300 K b) Khi Ga cho vào Ge với tỉ lệ 10-5 điện trở suất bán dẫn trạng thái cạn kiệt Đáp số: a) 44,64 cm; b) 7,89.10-3 cm 26) Một bán dẫn nguyên chất có độ rộng miền cấm Eg 0,5 eV Tìm nhiệt độ mà độ dẫn điện tăng 104 lần so với độ dẫn điện 25 oC, biết k = 8,61 x 105 eV/K Đáp số: 5172 oC 27) Một bán dẫn loại p có độ rộng EA 0,1 eV Tìm nhiệt độ mà độ dẫn điện tăng 10 lần so với độ dẫn điện 25 oC, biết k = 8,61 x 105 eV/K Đáp số: 728 K 28) Nguyên tố Bo cho vào Si để tạo bán dẫn loại p có độ dẫn điện = -1.m-1 a) Hỏi có ô sở Si chứa nguyên tử Bo b) Tính phần trăm khối lượng Bo Biết Si có cấu trúc giống kim cương với số mạng a = 0,543 nm d(Si) = 2,33 g/cm3, M(Si) = 28,1, M(B) = 10,81, P = 0,0425 m2/Vs Đáp số: a) 4,3.107 ô; b) 1,13.10-7 % kl B = 1,13 ppb B CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG CẤU TRÚC VẬT LIỆU I – PHẦN VÍ DỤ 1) Tính mật độ xếp thể tích Mv NaCl, biết r(Na+) = 0,98 Ao, R(Cl-) = 1,81 Ao Giải: 4( M r ) 4( R ) v (2 r 4[ M 4 2R ) ( ,98) x 100 % ] 4[ (1,81) v [ ( , 98 ) x 100 % ( , 81 )] ] 67 % 2) Đồng (Fcc) có bán kính nguyên tử 1,278 Ao Tính khối lượng riêng Cu so sánh với số liệu phụ lục Giải: Trong Fcc, a r 4r a 4 x 278 61 Ao Số nguyên tử/ ô sở = Khối lượng riêng Khối lượng nguyên Số nguyên = Khối lượng Thể tích ô sở tử / ô sở) (Khối ô sở tử = Nguyên tử (Số nguyên Thể tử gam [g/mol] mol = Soá Avogadro / Soá = 6,02 x 10 Khối lượng riêng dCu = (63,5 / 6,02 10 Theo phụ lục dCu = 8,96 g/cm3 23) nguyeân tích nguyên -8 nguyên tửû) ô sở tử 23 lượng mol [ nguyên tử / mol ] tử / mol / (3,61 10 ) = 8,98 g/cm 3) Tính mật độ thẳng nguyên tử theo phương [110] Cu (Fcc) Giải: Mật độ thẳng = số nguyên tử / chiều dài (cm) ( Linear density ) LD = a 2 ( , 61 10 , x 10 ) ng tu / cm 4) Tính độ lặp lại phương [211] Cu (Fcc) Độ lặp lại theo phương (Repetition spacing) = khoảng cách nguyên tử phương Phương [211]: đường thẳng nối từ gốc O đến điểm (1, 1/2, 1/2) : điểm K mặt ABCD D D C OK2 = OM2 + MK2 = OA2 + AM2 + MK2 C K K [2 1 ] O a /2 OK = a A B [1 ] A a /2 M a a a a = B 5) Tính mật độ phẳng (100), (111), Pb (Fcc) Mật độ phẳng = số nguyên tử / đơn vị diện tích (mm2 ) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ,6 ,4 A S o n g u y e ân tö û tr e ân m a ët S Mật độ phẳng (Planar density: PD) = D ie än tíc h m a ët S Giải: Từ phụ lục rPb = 1,750 A aPb = 4r (1 , ) = 4,95 Ao nS (100) = x nguyên tử S = a2 PD (100) = (4 ,9 x 1 nS (111) = x S= bh -7 mm ) = 8,2 1012 nguyên tử/mm2 n g u y e ân tö û 3r 2r 3r 2 1 PD (111) = 3r = 0,095 nguyên tử / A2 = 9,5 1012 nguyên tử / mm2 2 (1 , ) 6) So sánh d111 vàø d200 Pb (Fcc), aPb = 4,95 A0 a Giải: d200 = h k ,9 d111 = 2 ,9 l 2 ,9 2 ,8 A ,9 2 ,4 A 7) Sắt thay đổi từ Bcc sang Fcc 9100 C Ở nhiệt độ này, bán kính nguyên tử sắt hai cấu trúc 1,258 A0 (Bcc) 1,292 A0 (Fcc) Tính % thể tích thay đổi Giải: Cơ sở tính : nguyên tử Fe, ô sở Fe (Bcc) (n / ô sở = 2) ô sở Fe (Fcc) (n / ô sở = 4) Đối với Bcc V0 = 2a3 = [ x , 258 ]3 = 49,1 A3 Fcc V1 = a3 = [ x , 292 ]3 = 48,7 A3 V= V1 V0 100 % V0 CuuDuongThanCong.com 48 , 49 ,1 x 100 % ,8 % 49 ,1 https://fb.com/tailieudientucntt 8) Hợp kim chứa 80% khối lượng Al 20 % khối lượng Mg Tính % nguyên tử loại Giải: Cơ sở tính 100g hợp kim Al Mg 80g Khối lượng nguyên tố 20g Số nguyên tử nguyên tố 80 x ( , 02 10 23 ) ( 26 , 98 khoái lượng nguyên = 2,97 x 6,02.1023 ( x Số Avogadro tử gam g x ( , 02 10 23 ) 24 , x nguyeân g/mol 20 ) tử /mol = 0,823 x 6,02 1023 ) Tổng số nguyên tử = (2,97 + 0,823) 6,02 1023 , 97 x , 02 10 % nguyên tử Al = 23 , 793 x , 02 10 % nguyên tử Mg = x 100% = 78% 23 ,8 x , 23 , x , 23 x 100% = 22% 9) Trong cấu trúc MgO, ion Mg2+ bị thay Fe2+ theo tỷ lệ Mg2+ / Fe2+ = 17 / 10 Tính tỉ số khối lượng MgO / FeO Giải: Mg Fe 2 17 = tỉ số mol 10 Khối lượng MgO = 17 ( 24 , 16 ) , 02 10 Khối lượng FeO = 10 ( 55 , , 02 10 Tỉ số khối lượng MgO 685 FeO 718 685 23 AN : Số Avogadro AN 16 ) 23 = 718 AN , 96 10) Khối lượng riêng thực tế Al đơn tinh thể 2,679 g/cm3 Hằng số mạng a = 4,049 A0 (Al : Fcc) Nếu khác khối lượng riêng thực tế tính tốn có mặt lỗ trống tinh thể a) Tính phần nguyên tử bị bỏ trống b) Tính số lỗ trống 1cm3 Giải: Số nguyên tử thực tế / cm3 = Số vị trí nguyên tử / 1cm3 = ,6 ( , ) / ( , a) Phần vị trí bỏ trống = , 1 , 22 ,0 n g u y e ân tư û cm T h e å tíc h o â c ô s ô û 22 ) S o n g u y e ân t ö û / O Â c ô s ô û b) Số vị trí bị bỏ trống / cm3 = (6,03 – 6,02).1022 22 23 n g u y e ân t ö û cm ( , 3 ,0 n g u y e ân tö û ) = 0,01.1022 chổ trống / cm3 Cứ 600 vị trí có vị trí bị bỏ trống 600 11) Mạng FeO có Fe3+ với tỷ lệ Fe3+/ Fe2+ = 1/2 a) Tính phần vị trí trống tổng số vị trí cation b) Tính phần khối lượng oxy Giải: CuuDuongThanCong.com 22 https://fb.com/tailieudientucntt cm a) Để cân điện tích 100 100 ion Fe2+ (F e ) (Fe2 ) // V Fe 3+ trống Fe Fe 50 = 50 ion Fe3+ 2+ = 25 vị trí trống Fe2+ Tổng số vị trí cation 100 + 50 + 25 = 175 Phần vị trí trống = 25 / 175 = 0,14 b) 100 Fe2+ 100 O2- (FeO) 50 Fe3+ 75 O2- (Fe2O3) 150 ion Fe 175 O2Khối lượng oxy = 175 (16 / AN) = 2800 / AN Khối lượng sắt = 150 (55,8 / AN) = 8370 / AN Phần khối lượng oxy = 2800 / A N (2 0 8370) / A N = 0,251 12) a) Tính số ngun tử / sở CaF2 (số Ca2+, F-) b) Tính khối lượng sở a) n Ca2 x 8 x , nF- = 8 x 19 b) Khối lượng ô sở = x ,0 ,0 x 5,2 x 22 g 23 13) Ferrospinel có cơng thức 32 O2-, 16 Fe3+ ion hóa trị Nếu tỷ lệ ion hóa trị Zn2+/ Ni2+= 3/ Tính phần khối lượng ZnO, NiO Fe2O3 phải sử dụng để chế tạo ferrospinel Giải: NiO + ZnO + Fe2O3 (Zn3, Ni5)Fe16O32 Cơ sở tính: mol Fe2O3 Phần khối lượng NiO = (58,71 + 16) = 373,5 = 0,197 3ZnO = (65,37 + 16) = 244,1 = 0,129 Fe2O3 = (2 x 55,8 + x 16) = 1277,6 = 0,673 1895,2 0,999 14) Xét mẫu MgO chứa 0,2% khối lượng Li2O Tính tăng mật độ trống có mặt tạp chất (Nếu xem không tạo nguyên tử xen kẻ) MLi = 6,941, M0 = 16, MMg = 24,31 Cơ sở tính 100 g vật liệu: Số mol Li2O = g Li O 2 M Li -3 ,2 MO + x ,9 -3 6,7.10-3 mol 16 có x 6,7.10 mol Li 6,7.10 mol O2Số mol MgO = g M gO M Mg M O 9 ,8 ,3 = 2,4758 mol 16 có 2,4758 mol Mg2+ 2,4758 mol O2Trong mẫu có 1,34.10-2 mol Li+ 2,478 mol Mg2+ 6,7.10-3+ 2,4758 = 2,48425 mol O22 L i /M g V O Số trống oxy: NOV = N Li CuuDuongThanCong.com x , Tổng số mol 4,9759 mol = 6,7.10-3 mol https://fb.com/tailieudientucntt N ov Mật độ trống oxy: COV = , NT , 4 ,9 15) Trong vài cấu trúc tinh thể, mật độ trống 350 C gấp lần so với 250 C Ở nhiệt độ mật độ trống = / 250 C CV (350 C) = 2CV (250 C) (1) T1 = 35 + 273 = 308 CV (T) = 1/2 CV (25 C) (2) T2 = 25+ 273 = 298 exp(exp(- Q R Q RT ) ) Q exp( exp( R Q R Q ) R Q ) R ) Q ln R 308 ( ( T ) Q ln R ( ( ) (3) 298 ) (4 ) 298 Cộng vế (3) & (4): Q R [ 1 308 T ] Q R 298 1 308 T 298 T = 288,6 0K = 15,6 0C 16) Giả sử có ion X3+ thay Mg2+ MgO a) Viết phương trình cấu trúc cho thay b) Nếu tỷ lệ X3+ / Mg2+ = 0,25 Tính tỉ lệ cation / anion X M g V M/ / g 100 Mg2+ 25 X3+ 100 Mg2+ 100 O225 X3+ 37,5 O2- 12,5 VMg Tổng anion = 137,5 Tỉ số Tổng số cation 125 (không phải tổng số vị trí cation) cation 125 anion 137 , , 91 17) Ở 1000 0C có 1,7% kl Cacbon tạo dung dịch rắn với Fe (Fcc) 100 ô sở Fe(Fcc) nFe/ô = 100 ô = 400 nguyên tử Fe Khối lượng 400 nguyên tử = 400 x Sẽ có nguyên tử C cho 55 , 85 AN Khối lượng 100 ô = 400 x 55 , 85 x AN Số nguyên tử Cacbon 22726 AN x 1, 100 100 22726 98 , AN x AN ,0 32 18) Mạng khuyết tật Fe(1-x)O có cấu trúc giống NaCl, ngoại trừ vài vị trí trống ion Fe2+ có vài phần Fe3+ thay Fe2+ Trong x= 0,04 0,16 tùy thuộc vào nhiệt độ lượng oxy có sẳn Nếu mạng chứa 52% nguyên tử oxy có số mạng 0,429 nm a) Tính tỉ số Fe2+ / Fe3+ b) Tính khối lượng riêng Cơ sở tính 100 nguyên tử = 52 nguyên tử oxy 48 nguyên tử Fe ( F e ) ( F e ) V F/ /e 2 3+ Giả sử có y Fe : 52(-2) + y(+3) + (48 - y) (+2) = Hóa trị O2- Hóa trị Fe3+ CuuDuongThanCong.com Hóa trị Fe2+ y=8 Fe3+= Fe2+ = 40 https://fb.com/tailieudientucntt Fe2+ / Fe3+ = Có 52 O2- tính cho 13 sở (vì có O2-) 48 ( 55 , 85 ) d= , 02 10 23 52 (16 ) x 13 x ( , 429 10 ) , g / cm Thể tích 19) CaF2 có khối lượng riêng ban đầu d0, sau có trật tự có khối lượng riêng d1 Biết MCa = 40; MAl = 27; MSr = 87,62; MY = 88,91; MF = 19 Nếu d1 < d0 nguyên nhân đây: a) trật tự kiểu Frenkel anion b) trật tự kiểu Schottky c) Sr2+ thay chổ Ca2+ d) Thêm YF3 vào CaF2 cho Y3+ thay chổ Ca2+, F (trong YF3) vị trí xen kẽ e) Thêm AlF3 vào CaF2 cho Al3+ thay chổ Ca2+, trống Ca2+ Giải: d x 40 x 19 ANxV a) Mất trật tự kiểu Frenkel anion: tạo F- vị trí xen kẽ trống F, số ion F ô không đổi, nên d1 = b) Mất trật tự kiểu Schottky: trống Ca trống F, số ion Ca F ô giảm, nên d1 < c) Sr2+ thay chổ Ca2+: khơng tạo điện tích dư, MSr > MCa nên d1 > d) Y3+ thay chổ Ca2+, F (trong YF3) vị trí xen kẽ: (Y3+).(Ca2+) = Fi’ Do MY > MCa số ion F ô tăng lên, nên d1 > e) Al3+ thay chổ Ca2+, trống Ca2+: 2(Al3+).(Ca2+) = V(Ca2+)’’ Như Al3+ vào, có Ca2+ e) x 27 < x 40 nên d1 < Tóm lại d1 < a) e) 20) Nếu ứng suất tiếp tới hạn phương [1 0] mặt (111) đơn tinh thể Cu nguyên chất 142 psi (0,1 kg/ mm2), ứng suất áp dụng phương [100] để tạo trượt mặt (111) Cách 1: Dùng hình học n [1 1 ] cos = [1 ] [1 0 ] = ? a đ øn g c h e ùo k h o a h a èn g s o m a ïn g cos = h a èn g s o m a ïn g a đ øn g c h e ùo m a ët a cos ,7 142 cos ,5 7 350 , 7 x ,5 7 psi Cách 2: Dùng công thức Góc phương [100] mặt (111) x 1+ x 1+ x cos 2 2 1 2 = 0,577 Góc phương [100] phương [1 0] x + x (-1 ) + x cos Tính CuuDuongThanCong.com 2 2 ( 1) cách https://fb.com/tailieudientucntt 2 ,7 7 II PHẦN BÀI TẬP 1) Điền vào bảng, quan hệ bán kính nguyên tử r kích thước ô sở Bcc, Fcc Lập phương đơn giản (chỉ có nguyên tử đỉnh hình lập phương) Bcc Fcc LP Hằng số mạng a Đường chéo mặt Đường chéo khối 2) Ag (Fcc) có r = 1,444 A0 Tính số mạng thể tích sở 3) Au (Fcc) có a = 4,078 A0, Ngun tử lượng 197 Tính khối lượng riêng 4) Zn (Hcp) có c = 4,94 A0, khoảng cách tâm nguyên tử kề mặt đáy ô sở 2,665 A0 Tính: a) Số ngun tử / sở b) Thể tích sở c) Tính khối lượng riêng ĐS: a) b) 9,1.10-23 cm3 c) 7,16 g / cm3 5) Nguyên tử lượng Na 22,990 Cl 35,453 Nếu khối lượng riêng 2,165 g / cm3 Tính: a) Hằng số mạng a b) Đường chéo mặt c) Đường chéo khối ô sở NaCl ĐS: a) 5,64 A0 b) 7,89 A0 c) 9,77 A0 6) Tinh mật độ phẳng nguyên tử theo phương [112] của: a) Fe (Bcc) có rFe = 1,241 A0 b) Ni (Fcc) có rNi = 1,245 A0 ĐS: a) 1,42.107 nguyên tử / cm b) 2,32.107 nguyên tử / cm 7) Tính mật độ phẳng Cu (Fcc), rCu = 1,278 A0 mặt a) (100), b) (110) c) (111) ĐS: a) 1,53.1013 nguyên tử /mm2 b) 1,08.1013 nguyên tử / mm2 c) 1,77.1013 nguyên tử / mm2 8) Al (Fcc) có a = 4,049 A0 Tính a) d220 b) d111 ĐS: a) 1,432 A0 b) 2,338 A0 c) 2,025 A0 c) d200 9) Khoảng cách mặt (110) cấu trúc Bcc kim loại 2,03 A0 a) Tính số mạng a b) Tính bán kính ngun tử c) Kim loại kim loại (Tra từ khối lượng nguyên tử) ĐS: a) 2,87 A0 b) 1,243 A0 c) Fe (Bcc) Ni 10) MgO có cấu trúc giống NaCl, khối lượng riêng 3,65 g / cm3 Tính kích thước sở a kiểm tra lại với r M2 g = 0,78A0, R O = 1,32A0 11) Titan có cấu trúc Hcp với a = 2,965 A0, c = 4,683 A0 nhiệt độ a = 3,32 A0 nhiệt độ 880 0C a) Mạng Ti dãn hay co lại đun nóng đến 900 0C b) Tính độ thay đổi thể tích theo cm3 /g ĐS: a) mạng dãn b) 0,007 cm3 / g 880 0C có cấu trúc Bcc với 12) Na (Bcc) có a = 4,29 A0 Biểu diễn xếp nguyên tử (một cách gần đúng) mặt (110) tính khoảng cách mặt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 13) Kim cương có số mạng a = 3,56 A0 Tính: a) Mật độ xếp thể tích b) Khối lượng riêng kim cương ĐS: a) 33,9 % b) 3,54 g / cm3 14) Tính số ngun tử mẫu hình trụ lấy mặt đồng rắn (Cu có khối lượng riêng 8,93 g/cm3, nguyên tử lượng 63,55), biết mẫu có đường kính m dày m ĐS: 6,64.1010 nguyên tử 15) Một mol MgO rắn chiếm khối vng có cạnh 22,37 mm Tính khối lượng riêng MgO (MMg = 24,31; MO = 16) ĐS: 3,60 g / cm3 16) Một hợp kim chứa 85% khối lượng Cu 15 % kl Sn Tính % nguyên tử loại Biết MCu = 63,55; MSn = 118,69 ĐS: 8,63 % Sn, 91,37 % Cu 17) Có 5% nguyên tử Mg hợp kim Al-Mg Tính % Khối lượng Mg Al Biết MMg = 24,31; MAl = 26,98 ĐS: 4,53 % kl Mg 95,47 % kl Al 18) Hợp kim chứa 75% kl Cu 25% kl Zn Biết MCu = 63,55; MZn = 65,37 a) Tính % nguyên tử loại b) Loại pha hợp kim loại cấu trúc ô sở c) Tính khối lượng sở hợp kim d) Biết khối lượng riêng hợp kim 8,5 g/cm3, tính thể tích sở e) Tính số mạng trung bình sở ĐS: a) 75,53 % nguyên tử Cu, 24,47 % Zn b) Dd rắn, Fcc đồng c) 4,25.10-22 g d) 5.10-23 cm3 e) 3,68 A0 19) Dung dịch rắn xen kẻ Fe chứa C theo tỷ lệ C: Fe = 33:108 Tính % khối lượng Cacbon có mặt dung dịch rắn ĐS: 6,2 % Cacbon 20) Hợp kim chứa 80% kl Ni 20% Cu tạo dd rắn thay (Fcc) với a = 3,54A0 Biết MCu = 63,55; MNi = 58,71 Tính khối lượng riêng hợp kim ĐS: 8,923 g / cm3 21) Nếu 1% khối lượng Cacbon có Fe (Fcc), tính phần trăm ô sở có chứa cacbon Giả sử ô sở chứa tối đa nguyên tử Cacbon ĐS: 19% sở có chứa cacbon 22) Tìm bán kính ngun tử lớn nằm khe hở Fe mà không gây ứng suất nội (do sai lệch mạng) a) Đối với Fe (Bcc) b) Đối với Fe (Fcc) Gợi ý: Tâm lỗ hổng lớn Bcc ( ĐS: a) r (lỗ) = 0,37 A0 , ,0 ) , Fcc ( , , ) b) r(lỗ) = 0,54 A0 23) Đối với Cu 1000 0C, 473 nút mạng có nút trống Nếu số nút trống giữ nguyên Cu làm nguội 20 0C Tính khối lượng riêng Cu nhiệt độ 200 C ĐS: 8,92 g / cm3 24) Tính khối lượng riêng FeO chứa Fe2O3, Fe3+/ Fe2+ = 0,14 Biết FeO + Fe2O3 có cấu trúc NaCl trung bình (rFe+ R0) = 2,15 A0 ĐS: 5,73 g / cm3 25) a) Tính số ngun tử / sở CaF2 b) Tính khối lượng sở ĐS: b) 5,2.10-22 g CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 26) Periclase (MgO) có cấu trúc giống NaCl a) Nếu RO2-= 1,32 A0, rMg2+ = 0,78 A0 Tính MV b) Nếu r/R = 0,414 Tính MV ĐS: a) 63 % b) 79 % 27) a) Trong CsCl, RCl- = 1,81A0, rCs+ = 1,65 A0 Tính MV b) Nếu r/ R = 0,732 Tính MV ĐS: a) 68 % b) 73 % 28) CaF2 có rCa2+ = 1,06 A0, RF = 1,33 A0 Tính MV khối lượng riêng CaF2 ĐS: Mv = 0,59; d = 3,09 g/cm3 29)Tính khối lượng riêng ZnS (Sphalerite) với rZn2+ = 0,83A0, RS2- = 1,74 A0 Khi K = Giả sử K = r’ = 0,94 r, R’ = 0,94 R (r,R bán kính cation anion K= 6) ĐS: d = 3,73 g/cm3 30) MnS có hai dạng cấu trúc, dạng với cấu trúc giống NaCl, dạng giống với ZnS (Sphalerite).Tính khối lượng riêng MV trường hợp Biết: a) Với cấu trúc NaCl, RS2+ = 1,74 A0, rMn2+= 0,91 A0, K = b) Với cấu trúc ZnS, RS2+ = 1, 64 A0, rMn2+= 0,68 A0, K = ĐS: a) 3,38 g/cm3 b) 3,76 g/cm3 31) Viết ký hiệu Kroger-Vink a) Trống Oxy MgO b) Sai hỏng Frenkel cation anion MgO c) Sai hỏng Schottky MgO d) Sai hỏng Frenkel cation Li3N e) Trong SrCl2 Ca2+ thay Sr2+, Na+ thay Sr2+, Al3+thay Sr2+ 32) Nếu người ta muốn tăng số ion F- SrF2 vị trí xen kẻ người ta phải thêm NaF hay LaF3 Tương tự muốn tăng số lỗ trống F- phải thêm NaF hay LaF 33) Giả sử có đơn tinh thể kim loại chịu tải theo phương [110] a) Nếu ứng suất trượt tới hạn 0,34 MPa ứng suất áp đặt để tạo trượt hệ trượt (111) [110] b) Với hệ trượt kim loại có cấu trúc Fcc, Bcc hay Hcp 34) Đơn tinh thể kim loại Fcc có ứng suất trượt tới hạn 55,2 MPa a) Tìm ứng suất lớn đặt vào kim loại theo phương [112] để tạo trượt theo phương [101] mặt (111) b) Tính lại kết kim loại Bcc, hệ trượt [111] (101) với giá trị tới hạn BÀI TẬP LÀM THÊM 1) Si (có cấu trúc giống kim cương, a = 0,543 nm) chứa 1021 nguyên tử B m3 để tạo bán dẫn loại p Tính phần trăm khối lượng B số ô sở Si có chứa nguyên tử B Biết MSi = 28,09, MB = 10,81 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 10 2) Biết CaF2 có rCa = 0.106 nm RF = 0,133 nm Hảy xác định : a) Hình chiếu mặt phẳng đáy CaF2 mật độ xếp thể tích khối lập phương tạo ion F- b) Mật độ xếp mặt phẳng chứa ion dương c) Mật độ xếp mặt phẳng chứa ion âm 3) Ở 912 0C thể tích sở Fe (Bcc) 0,02464 nm3 Fe (Fcc) 0,0486 nm3 Tính phần trăm thay đổi khối lượng riêng Fe chuyển từ Bcc sang Fcc Biết MFe = 55,85 4) Biết bán kính r (Ni2+) = 0,078 nm, r (O2-) = 0,132 nm, hảy dự đốn cấu trúc, biểu diễn hình chiếu mặt phẳng ngang tính mật độ xếp thể tích NiO 5) Nếu CaF2 (khơng có khuyết tật) thay Ca2+ Y3+ với tỉ lệ Y3+/ Ca2+ = 0.1 Tính khối lượng riêng CaF2 có YF3 Biết MCa = 40, MY = 88,91, MF = 19 , rCa = 0,106 nm RF = 0,133 nm Giả sử thêm YF3 vào CaF2 khơng tạo ion xen kẻ số mạng CaF2 khơng đổi 6) Si (có cấu trúc giống kim cương, a = 0,543 nm) chứa 0,000 001 % khối lượng P để tạo bán dẫn loại n Tính số nguyên tử P m3 Si số ô sở Si có chứa nguyên tử P Biết MSi = 28,09, MP= 30,97 7) Biết ZnS (sphalerite) có rZn = 0,083 nm RS = 0,174 nm Hảy xác định : a) Hình chiếu mặt phẳng đáy khoảng cách gần hai ion dương b) Mật độ xếp mặt phẳng chứa ion dương c) Mật độ xếp mặt phẳng chứa ion âm 8) MnS có hai dạng cấu trúc, dạng với cấu trúc giống NaCl { r ( Mn2+) = 0,083 nm, r (S2-) = 0,174 nm}, dạng giống với ZnS (sphalerite) { r ( Mn2+) = 0,068 nm, r (S2-) = 0,164 nm} Tính phần trăm thay đổi thể tích dạng ZnS chuyển thành dạng NaCl 9) Biết bán kính r(Cs+) = 0,167 nm, r(I-) = 0,22 nm, hảy dự đốn cấu trúc, biểu diễn hình chiếu mặt phẳng ngang tính mật độ xếp thể tích CsI 10) Mạng KCl (giống NaCl, khơng có khuyết tật) thay K+ Ti4+ với tỉ lệ Ti4+/ K+ = 0.1 Tính khối lượng riêng KCl có TiCl4 Biết MK = 39, MTi = 47,9, MCl = 35,5, rK = 0,133 nm RCl = 0,181 nm Giả sử thêm TiCl4 vào KCl khơng tạo ion xen kẻ số mạng KCl không đổi 11) Ở 1000 C có 1,7 % khối lượng cacbon tạo dung dịch rắn với Fe (Fcc) Tính số nguyên tử cacbon 100 ô sở sắt MFe = 55,85 MC = 12,01 12) Biết CsCl có rCs = 0,165 nm RCl = 0,181 nm Hảy xác định : a) Hình chiếu mặt phẳng đáy khoảng cách từ gốc đến mặt (112) b) Mật độ xếp mặt phẳng chứa ion dương c) Mật độ xếp mặt phẳng chứa ion âm 13) Hằng số mạng kim cương a = 0,357 nm Tính phần trăm thay đổi thể tích g kim cương chuyển thành g graphít, biết khối lượng riêng graphít 2,25 g/cm3 Biết MC = 12,01 14) Biết bán kính r (Mg2+) = 0,066 nm, r (O2-) = 0,132 nm, hảy dự đoán cấu trúc, biểu diễn hình chiếu mặt phẳng ngang tính mật độ xếp thể tích MgO CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11 15) Mạng NaCl (khơng có khuyết tật) thay Na+ Al3+ với tỉ lệ Al3+/ Na+ = 0.1 Tính khối lượng riêng NaCl có AlCl3 Biết MNa = 23, MAl = 27, MCl = 35,5, rNa = 0.098 nm RCl = 0,181 nm Giả sử thêm AlCl3 vào NaCl khơng tạo ion xen kẻ số mạng NaCl khơng đổi 16) Ni có cấu trúc Fcc với MNi = 58,71, khối lượng riêng theo lý thuyết Ni 8,91 g/cm3 khối lượng riêng thực tế 8,87 g/cm3 Nếu khác khối lượng riêng có mặt nút trống, hỏi vị trí ngun tử có vị trí bị bỏ trống 17) Biết NaCl có rNa = 0,098 nm RCl = 0,181 nm Hảy xác định : a) Hình chiếu mặt phẳng đáy khoảng cách hai ion dương (0,1,0) ( ,0 , ) b) Mật độ xếp mặt phẳng chứa ion dương c) Mật độ xếp mặt phẳng chứa ion âm 18) MnS có hai dạng cấu trúc, dạng với cấu trúc giống NaCl { r ( Mn 2+) = 0,083 nm, r (S2-) = 0,174 nm}, dạng giống với ZnS (sphalerite) { r ( Mn2+) = 0,048 nm, r (S2-) = 0,158 nm} Tính phần trăm thay đổi thể tích dạng NaCl chuyển thành dạng ZnS 19) Biết bán kính r (Cd2+) = 0,069 nm, r (S2-) = 0,174 nm, hảy dự đoán cấu trúc, biểu diễn hình chiếu mặt phẳng ngang tính mật độ xếp thể tích CdS 20) MnS dạng NaCl có rMn2+ = 0.91 A RS2- = 1.74 A MMn = 55, MS = 32 a) Ghi giá trị tọa độ z hình vẻ, tính khối lượng riêng mật độ xếp thể tích Mv b) Tính MS(220) MS(111) Mn2+ S2 21) Co có cấu trúc lục giác xếp chặt (Hcp) với khối lượng riêng = 8,83 g/cm3 , nguyên tử lượng MCo = 58,93 tỷ số c/a = 1,62 Hảy tính số mạng a, c bán kính nguyên tử Co So sánh với giá trị bán kính nguyên tử Co 0,125 nm sổ tay 22) Mật độ nút trống Cu tính theo Cv = exp (-Q/RT) Biết Q = 83600 J/mol, R = 8,31 J/mol.oK Khi Cu chuyển từ nhiệt độ phòng (25 oC) sang nhiệt độ chảy (1083 oC) mật độ nút trống tăng lên lần CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Họ tên Mã số sinh viên: Lớp ĐỀ THI GIỮA KỲ - VẬT LÝ CHẤT RẮN - 45 PHÚT – ĐỀ Sinh viên ý: - Làm trực tiếp vào phiếu trắc nghiệm - Không phép sử dụng tài liệu, sử dụng bảng hệ thống tuần hoàn - Đề thi phải nộp lại với thi - Hãy chọn câu trả lời Câu Nguyên tắc chung để lựa chọn ô sở là: Trả lời a) Tính đối xứng sở phải tính đối xứng tinh thể b) Có thể tích nhỏ c) Số cạnh số góc phải nhiều d) Cả a, b, c Câu Điều kiện tích vơ hướng hai vectơ nút mạng thuận T vectơ nút mạng ngược G hkl 2πn khi: Trả lời a) a 1* // a ; a *2 // a b) a *i a j 2 ij ; ij (i j); ij (i j) c) a 1* a ; a *2 a ; a *3 a d) hn kn ln n ; với: n 1a n a n a T , G hkl *1 ka * la * c) Có chênh lệch so với thực tế ngun tử loại vật rắn khơng hồn tồn hình cầu điều ảnh hưởng đến xếp chặt cấu trúc d) Có chênh lệch không ảnh hưởng đến khả xếp chặt nguyên tử loại vật liệu Câu Tập hợp điểm (vết) nhiễu xạ tinh thể phân bố hình cầu Ewald chiếu tia X qua thể cho: Trả lời a) Tập hợp mặt phẳng (hkl) trở thành vết nhiễu xạ không gian đảo điều kiện nhiễu xạ thỏa mãn phương trình Bragg b) Tập hợp tọa độ vị trí nguyên tử tinh thể c) Tập hợp nút (vị trí) mặt phẳng nhiễu xạ thỏa mãn điều kiện Bragg biễu diễn G hkl *1 ka * la * d) Câu a c Câu Câu Bản chất mạng đảo (mạng nghịch): Tất loại vật rắn có cấu trúc HCP như: Be, Mg, Ca, …có tỉ số c/a đo lý thuyết so với thực tế Trả lời 5: Trả lời a) Đều giống cấu trúc xếp chặt b) Đều có giá trị số dù bán kính loại nguyên tử khác CuuDuongThanCong.com a) Mô tả không gian nhiễu xạ, mà nơi xác định thành phần, tính chất cấu trúc vật rắn b) Mơ tả khơng gian vectơ sóng k, khơng cho biết tính chất nhiễu xạ mà cịn cho biết tính chất: nhiệt, điện,…của loại chất rắn khác https://fb.com/tailieudientucntt c) Cho biết cấu trúc vật rắn có hình dạng chuyển từ không gian thực xyz sang không gian đảo Hệ số lấp đầy thể hiện: d) Câu a b b) Thể tích vật chất nguyên tử chứa Câu Điều kiện nhiễu xạ Bragg dùng để: Trả lời 6: a) Xác định hiệu đường hai tia X tới b) Xác định góc tới tia tới so với mặt phẳng tinh thể cấu trúc c) Xác định bước sóng tia X tới chiếu qua tinh thể d) Xác định cấu trúc tinh thể thơng qua tính giá trị thơng số dhkl Câu Để xác định ô sở Bravais thuộc hệ tinh thể hệ, ta cần xác định: Trả lời 7: a) Kích thước ba cạnh sở b) Kích thước ba cạnh sở góc chúng c) Thể tích sở mối liên hệ cạnh ô sở d) Mật độ xếp chặt ô sở Trả lời a) Khả xếp chặt cấu trúc tinh thể đơn vị thể tích mạng c) Mối liên hệ loại nguyên tử chứa ô mạng d) Câu a b Câu 10 Mạng không gian tinh thể có tính chất: Trả lời 10 a) Tạo thành từ xếp liên ba chiều không gian ô sở khác b) Tạo thành từ xếp liên ba chiều không gian loại ô sở c) Khoảng cách hai nút gần mạng giống phương d) Số nút bao quanh gần nút mạng phụ thuộc vào vị trí nút Câu 11 Một tính chất cấu trúc ô mạng sở kim cương: Trả lời 11 a) nguyên tử tiếp xúc theo đường chéo Hệ mặt có ký hiệu {hkl} cấu trúc tinh thể lập phương định nghĩa là: mặt b) mặt (111) có nguyên tử c) nguyên tử bao quanh gần bỡi nguyên tử khác d) mặt (400) có nguyên tử Trả lời Câu 12 a) Các mặt song song, có cách xếp nút Tỉ số xếp chặt nguyên tử lý tưởng cấu trúc FCC (lập phương tâm diện) HCP (lục giác xếp chặt) : Câu giống b) Các mặt song song, có cách xếp nút khác có khoảng cách hai mặt gần dhkl c) Các mặt song song khơng song song, có cách xếp nút d) Các mặt song song khơng song song, có cách xếp nút khác có khoảng cách hai mặt gần dhkl Trả lời 12 a) FCC : 68% ; HCP : 74% b) FCC : 52% ; HCP : 68% c) FCC : 74% ; HCP : 74% d) FCC : 68% ; HCP :68 % Câu 13 Câu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Thể tích sở lập phương tâm diện FCC theo hàm bán kính nguyên tử R: Trả lời 13 Câu 17 Xác định số Miller cho mặt phẳng tô đậm ô sở lục giác sau: a) R3 Trả lời 17 b) R3/8 a) b) c) d) c) 64R / 3 d) 16R / Câu 14 Tính tham số mạng cấu trúc Al (FCC), biết bán kính RAl = 1,431 Å Trả lời 14 a) 3,304 Å (1122) ( 1 22) ( 2) (2 1 2) Câu 18 Periclase (MgO) có cấu trúc giống NaCl Tính mật độ xếp theo thể tích MV biết R (O2-) = 1,32 A0, r (Mg2+) = 0,78 A0 Trả lời 18 b) 4,047 Å a) 79% c) 1,431 Å b) 63% d) 2,862 Å c) 68% Câu 15 d) Tất sai Tỉ số tham số mạng c/a (c: kích thước sở theo chiều cao, a: kích thước sở theo chiều ngang) cấu trúc Mg (HCP: lục giác xếp chặt) lý tưởng : Trả lời 15 Câu 19 Số phối vị n (số nguyên tử xếp bao quanh gần nguyên tử) cấu trúc FCC HCP : Trả lời 19 a) 1,633 a) nFCC = 12 ; nHCP = b) 0,74 b) nFCC = 12 ; nHCP = 12 c) 1,82 c) nFCC = ; nHCP = d) 1,57 d) nFCC = ; nHCP = Câu 16 Câu 20 Các mặt phẳng tô đậm thuộc họ mặt phẳng tương đương nào: Bieát MNa = 23; MTi = 47,9; MCl = 35,5 ký hiệu NA số Avogadro Nếu NaCl thay Na+ Ti4+ (không tạo ion xen kẽ) với tỉ lệ Ti4+/ Na+ = 0,15 sau thêm Ti4+, ô sở NaCl có khối lượng là: Trả lời 16 a) {110} Trả lời 20 b) {120} c) {111} a) d) 1 0 CuuDuongThanCong.com 100 15 4 120 23 120 47,9 x 35,5 / N A https://fb.com/tailieudientucntt 100 15 23 47,9 4x35,5 / N A 130 130 b) 4 85 15 23 c) 4 47,9 4x35,5 / N A 160 160 100 15 23 d) 4 47,9 4x35,5 / N A 160 160 d) d220 = 0,1310 nm; góc nhiễu xạ: 124,26° Câu 24 Xác định hướng theo hình vẽ cấu trúc tinh thể sau: Câu 21 Mật độ xếp chặt cấu trúc Cu (FCC) theo diện tích mặt phẳng (110), MS: Trả lời 21 a) MS = 56% b) MS = 86% Trả lời 24 c) MS = 74% a) A[111] ; B[1 1] d) MS = 91% b) A[1 1] ; B[ 1 1] Câu 22 Ở nhiệt độ 880 0C, titan (Ti) có cấu trúc Hcp với a = 2,965 A0, c = 4,683 A0, nhiệt độ 880 0C Ti có cấu trúc Bcc với a = 3,32 A0 Vậy mạng Ti dãn hay co lại đun nóng đến 900 0C? Tính độ thay đổi thể tích theo cm3 /g Trả lời 22 a) Mạng co lại; độ thay đổi thể tích 0,007 cm3 / g b) Mạng co lại; độ thay đổi thể tích 0,009 cm3 / g c) Mạng không thay đổi d) Mạng dãn ra; độ thay đổi thể tích 0,007 cm3 / g c) A[1/2 1/2] ; B[ 11 1] 22 d) A[1 1] ; B[ 1 2] Câu 25 Xác định số Miller mặt phẳng hình vẽ thuộc ô sở lập phương sau: Câu 23 Cho Fe có cấu trúc lập phương tâm khối (BCC), tính khoảng cách mặt mạng góc nhiễu xạ tia X cho tập hợp mặt phẳng (220) Biết aFe = 0,2866 nm, giả thiết xạ đơn sắc có bước sóng λ=0,1790 nm bậc nhiễu xạ bậc Trả lời 23 Trả lời 25 a) OEAD (010) ; ABCD (210) b) OEAD (101) ; ABCD (120) a) d220 = 0,1310 nm; góc nhiễu xạ: 62,13° c) OEAD (010) ; ABCD (012) b) d220 = 0,1013 nm; góc nhiễu xạ: 62,13° d) OEAD (0 0) ; ABCD (0 2) c) d220 = 0,1013 nm; góc nhiễu xạ: 124,26° CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... dẫn Đáp số: 3,68.107 12) Cho chất sau (1) Si1-xPx (2) Si1-xAlx với x phần nguyên tử phụ gia/nguyên chất Biết bán dẫn nguyên chất độ dẫn điện = exp(-Eg/2kT), bán dẫn loại n: = exp(-ED/kT), bán... xác định thành phần, tính chất cấu trúc vật rắn b) Mơ tả khơng gian vectơ sóng k, khơng cho biết tính chất nhiễu xạ mà cịn cho biết tính chất: nhiệt, điện,…của loại chất rắn khác https://fb.com/tailieudientucntt... 13) Khi NiO có phụ gia Cr2O3 hình thành chất rắn có cơng thức 3+ Cr x Ni 2+ - 3x Ni 3+ x VxO Néu tỷ lệ Cr3+/Ni2+ = 1/10, xác định nồng độ phần tử dẫn cm3 hệ số p có phụ gia Biết khơng có phụ gia