Optical Properties of 2D Systems with Interacting Electrons pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Suris, Robert 编

出品人:

页数:296

译者:

出版时间:

价格:$ 84.69

装帧:Pap

isbn号码:9781402015496

丛书系列:

图书标签:

• 2D Materials
• Optical Properties
• Electron Interactions
• Condensed Matter Physics
• Quantum Physics
• Nanomaterials
• Spectroscopy
• Theoretical Physics
• Solid State Physics
• Excitons

聚焦前沿：二维材料中的电子关联与输运现象 一、 书籍概述与定位 本书是一部面向凝聚态物理、材料科学、纳米技术及应用物理学等领域的研究人员、高级本科生和研究生的专业著作。它旨在系统、深入地探讨二维（2D）材料体系中电子的关联效应及其由此引发的宏观输运特性。不同于仅关注单电子模型的传统教科书，本书将视角聚焦于强相互作用的复杂物理场景，揭示在原子级厚度限制下，电子间的库仑排斥、自旋耦合、轨道排斥等非微扰效应如何重塑材料的基本电子结构、激发态以及电荷和能量的传输机制。 本书的特色在于构建起从微观电子关联理论到介观、宏观输运现象的完整理论框架。内容覆盖了理论建模、先进实验技术解读以及未来器件应用的潜在关联，强调跨学科的交叉与融合。 二、 核心内容深度解析 本书的结构围绕电子关联在二维体系中的三个核心维度展开：强关联能级、拓扑与平坦能带的关联调制、以及关联驱动的输运新奇态。 第一部分：二维材料中的电子关联基础与理论工具 本部分奠定了理解复杂电子行为所需的理论基石。重点解析了二维几何约束对电子系统的影响，以及如何针对性地选择和应用多体物理工具。 1. 几何约束下的电子结构重塑： 二维材料，如单层石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）以及MXenes，其独特的电子态是三维材料的显著偏离。本章将详细分析： 有限厚度效应与边界条件： 范德华层间耦合的有效哈密顿量构建，及其对狄拉克锥、能谷（Valley）自由度和自旋-轨道耦合（SOC）的调节。 微观有效模型的构建： 从第一性原理计算（DFT）到有效哈密顿量的映射（如Hubbard模型、t-J模型在2D上的形式）。特别关注如何准确捕获二维系统中增强的库仑相互作用项。 2. 强关联理论的适用性与挑战： 在二维材料中，有效玻尔兹曼常数和费米面附近的电子密度显著升高，使得强关联效应更为突出。本章深入探讨： Hubbard模型的精确解法与近似： 针对2D晶格结构（如蜂窝状、三角晶格）的Hubbard模型，介绍DMFT（动力学平均场理论）、变分簇近似（VCA）等在研究2D Mott绝缘体、铁磁性转变中的应用。 多尺度模拟的整合： 如何将微观的局域关联信息（如自旋涨落、电荷序）与介观尺度的波函数演化相结合，特别是考虑空间异质性对关联态的影响。 第二部分：关联效应驱动的激发态与相变 本部分聚焦于电子间相互作用如何导致材料的集体激发和宏观相变，特别是在受限几何结构中的新颖表现。 3. 关联诱导的电荷密度波（CDW）与超导电性： 在许多具有低维特征的2D材料（如TaS2、NbSe2的单层极限）中，电子关联是CDW和配对机制的核心驱动力。 介观尺度上的CDW稳定性： 研究电子-声子耦合与电子-电子库仑排斥的竞争，解释在原子级厚度下CDW的形成温度和波矢的变化。 非常规超导的电子配对机制： 侧重于非s波配对，如d波、p波或自旋单态/三态混合配对。分析自旋涨落、磁性序对超导井深的影响，特别是围绕“甜甜圈”费米面区域的配对对称性。 4. 局域化与重整化电子态： 当电子关联强度超过带宽时，电子会发生局域化，形成莫特绝缘体（Mott Insulator）或Wigner晶体。 Mott相的二维特性： 探讨2D Mott绝缘体中激发电阻的温度依赖性，以及如何通过电场或应变调控其到金属态的转变（Mott-Hubbard转变）。 Wigner晶体的形成条件： 详细分析在极低温度和高电子密度下，电子间长程库仑相互作用如何克服零点能，形成有序的电荷晶格，及其在双层体系中的耦合机制。 第三部分：关联效应在输运现象中的体现 本部分将理论框架应用于宏观/介观输运测量，解释实验观测到的非线性、非欧姆行为。 5. 关联增强的电荷/热输运： 电子间的散射和弛豫机制不再是简单的费米液体理论描述，需要引入重整化质量和散射率。 非费米液体输运行为： 在接近关联临界点（如Mott边界、量子临界点）的2D体系中，分析电阻率的线性温标 $ ho(T) sim T$ 的物理起源，并与量子临界点理论进行对比。 热电输运的关联修正： 研究关联效应对塞贝克系数（Seebeck Coefficient）和电导率的协同影响，特别是如何在强关联体系中实现高功率因子（ZT值）。重点分析自旋驱动的电荷迁移率。 6. 拓扑绝缘体与关联的拓扑阶： 新兴的关联驱动拓扑物态是本领域的焦点。 量子反常霍尔效应（QAHE）的内在机制： 探讨在无外磁场下，由强SOC和电子关联共同诱导的拓扑非平庸相（如磁性TMDs），其边缘态的鲁棒性和携带的自旋极化电流。 关联诱导的平坦能带与分数霍尔效应： 分析双层/堆叠结构中，通过外部门电压诱导的能带接近完全简并，形成平坦能带，及其在分数填充下可能出现的强关联电子态（如分数量子霍尔效应的非阿贝尔准粒子）。 三、 目标读者与本书价值 本书不仅是理论物理工作者的参考书，更是面向材料工程师的桥梁。它要求读者具备扎实的量子力学和固体物理基础，并能熟练掌握平均场理论和多体微扰论的基本概念。 本书的价值在于： 1. 系统性： 提供一个统一的框架，将电子关联、几何约束和输运现象有机地联系起来。 2. 前沿性： 聚焦于当前实验物理学中最活跃的领域，如二维超导、拓扑关联态和电场调控的量子相变。 3. 启发性： 引导读者超越单粒子描述的局限，深入理解材料的集体行为，为设计具有特定电子特性的新一代2D器件提供理论指导。

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