2025年大學(xué)《物理學(xué)》專業(yè)題庫——物理學(xué)中的二維材料研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的首字母填入括號內(nèi)。）1.下列哪種材料被認為是二維材料？（）A.金屬塊B.石墨C.六方氮化硼D.鉆石2.下列哪種材料不屬于過渡金屬硫化物（TMDs）？（）A.MoS2B.WS2C.BND.WSe23.下列哪種方法不屬于二維材料的制備方法？（）A.機械剝離B.化學(xué)氣相沉積C.溶膠-凝膠法D.拉曼光譜4.下列哪種技術(shù)不屬于二維材料的表征技術(shù)？（）A.掃描電子顯微鏡B.透射電子顯微鏡C.X射線衍射D.拉曼光譜5.下列哪種二維材料的電子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)金屬性？（）A.MoS2B.h-BNC.grapheneD.黑磷6.下列哪種二維材料具有較大的帶隙？（）A.MoS2B.WSe2C.h-BND.石墨烯7.下列哪種二維材料具有光學(xué)透光性？（）A.MoS2B.WSe2C.h-BND.石墨烯8.下列哪種二維材料具有較好的熱穩(wěn)定性？（）A.MoS2B.WSe2C.h-BND.黑磷9.下列哪種二維材料具有較好的柔性？（）A.MoS2B.WSe2C.h-BND.石墨烯10.下列哪種二維材料具有自旋軌道耦合效應(yīng)？（）A.MoS2B.WSe2C.h-BND.石墨烯二、填空題（每空1分，共20分。請將答案填入橫線上。）1.由單層碳原子構(gòu)成的二維材料稱為__________。2.莫爾紋是指兩種__________二維材料堆疊形成的周期性結(jié)構(gòu)。3.康普頓散射是指光子與物質(zhì)中的__________發(fā)生碰撞而發(fā)生的散射現(xiàn)象。4.二維材料的電子能帶結(jié)構(gòu)可以通過__________方法進行計算。5.二維材料的熱導(dǎo)率與其__________、__________和__________等因素有關(guān)。6.二維材料的力學(xué)性能與其__________、__________和__________等因素有關(guān)。7.二維材料的光學(xué)性質(zhì)與其__________、__________和__________等因素有關(guān)。8.二維材料的制備方法對材料的__________、__________和__________等性質(zhì)有重要影響。9.二維材料的表征技術(shù)可以用來研究材料的__________、__________和__________等性質(zhì)。10.二維材料在__________、__________、__________等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。三、簡答題（每小題5分，共25分。）1.簡述二維材料的結(jié)構(gòu)特點。2.簡述二維材料的電子性質(zhì)及其應(yīng)用。3.簡述二維材料的光學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用。4.簡述二維材料的熱學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用。5.簡述二維材料的力學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用。四、計算題（每小題10分，共20分。）1.假設(shè)石墨烯的費米能級為0.26eV，電子的有效質(zhì)量為0.1m_e，其中m_e為電子靜止質(zhì)量。請計算石墨烯在室溫（300K）下的導(dǎo)電率。2.假設(shè)黑磷的層間距為0.335nm，請計算黑磷的透光率隨波長的變化關(guān)系。五、論述題（15分。）論述二維材料在電子器件中的應(yīng)用前景。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.D4.D5.C6.C7.C8.C9.D10.A二、填空題1.石墨烯2.同種3.電子4.第一性原理計算5.晶體結(jié)構(gòu)，聲子散射，電子散射6.晶體結(jié)構(gòu)，層數(shù)，缺陷7.能帶結(jié)構(gòu)，光學(xué)常數(shù)，尺寸效應(yīng)8.結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，尺寸9.結(jié)構(gòu)，成分，缺陷10.電子器件，能源，生物醫(yī)學(xué)三、簡答題1.答：二維材料是指厚度在一個維度上小于或等于幾個納米的材料，具有原子級的厚度。常見的二維材料包括石墨烯、過渡金屬硫化物（TMDs）、黑磷等。二維材料具有獨特的物理性質(zhì)，如優(yōu)異的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、光學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性能等。2.答：二維材料的電子性質(zhì)與其能帶結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。石墨烯具有零帶隙的半金屬特性，而TMDs和黑磷等材料則具有帶隙，可以根據(jù)需要調(diào)控其導(dǎo)電性。二維材料的電子性質(zhì)在電子器件、傳感器等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，例如可以制造高性能的晶體管、透明導(dǎo)電薄膜等。3.答：二維材料的光學(xué)性質(zhì)與其能帶結(jié)構(gòu)和尺寸效應(yīng)有關(guān)。由于二維材料的厚度在納米級別，其光學(xué)性質(zhì)與塊狀材料有很大差異。例如，石墨烯和黑磷具有優(yōu)異的光學(xué)透光性，而TMDs則可以通過調(diào)控其帶隙來調(diào)節(jié)其光學(xué)吸收特性。二維材料的光學(xué)性質(zhì)在光電器件、光學(xué)傳感器等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，例如可以制造高性能的光電探測器、發(fā)光二極管等。4.答：二維材料的熱學(xué)性質(zhì)與其晶體結(jié)構(gòu)、聲子散射和電子散射等因素有關(guān)。二維材料通常具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，例如石墨烯的導(dǎo)熱率非常高。然而，材料的層數(shù)、缺陷等因素也會對其熱導(dǎo)率產(chǎn)生影響。二維材料的熱學(xué)性質(zhì)在熱管理、散熱材料等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，例如可以制造高性能的熱界面材料、散熱片等。5.答：二維材料的力學(xué)性質(zhì)與其晶體結(jié)構(gòu)、層數(shù)和缺陷等因素有關(guān)。二維材料通常具有優(yōu)異的力學(xué)性能，例如石墨烯具有極高的楊氏模量和拉伸強度。然而，材料的層數(shù)、缺陷等因素也會對其力學(xué)性能產(chǎn)生影響。二維材料的力學(xué)性質(zhì)在柔性電子器件、航空航天等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，例如可以制造高性能的柔性電子器件、輕質(zhì)高強材料等。四、計算題1.解析思路：根據(jù)題意，利用量子力學(xué)中的能帶理論，結(jié)合石墨烯的費米能級、電子有效質(zhì)量和溫度，可以計算石墨烯的導(dǎo)電率。首先，需要確定石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)費米-狄拉克分布計算電子態(tài)密度，最后利用電子態(tài)密度和電場強度之間的關(guān)系計算導(dǎo)電率。答：(此處省略具體計算過程和結(jié)果)2.解析思路：根據(jù)題意，利用光學(xué)中的透射理論，結(jié)合黑磷的層間距和波長，可以計算黑磷的透光率隨波長的變化關(guān)系。首先，需要確定黑磷的能帶結(jié)構(gòu)和光學(xué)常數(shù)，然后根據(jù)光的干涉和散射效應(yīng)計算透光率。答：(此處省略具體計算過程和結(jié)果)五、論述題論述思路：首先，介紹二維材料在電子器件中的應(yīng)用現(xiàn)狀，