One-Dimensional Metals pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-VCH

作者:S Roth

出品人:

页数:251

译者:

出版时间:2004

价格:$200

装帧:hardback

isbn号码:9783527307494

丛书系列:

图书标签:

• 物理
• 凝聚态物理
• 金属物理
• 低维系统
• 电子结构
• 输运性质
• Peierls转变
• 共轭聚合物
• 碳纳米管
• 石墨烯
• 拓扑材料

《二维材料的电子输运》 一、 概述 《二维材料的电子输运》深入探讨了二维材料在电子输运领域的前沿研究。本书系统性地介绍了各种二维材料的电子结构、能带理论以及它们独特的电学性质。重点关注了石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）、黑磷以及MXenes等材料在电子器件应用中的潜力，并详细阐述了它们在不同环境下的电荷载流子行为。本书旨在为相关领域的科研人员、研究生以及对纳米电子学感兴趣的工程师提供一个全面且深入的知识框架。 二、 主要内容 1. 二维材料的电子结构与能带理论 基本概念： 详细回顾了固体物理中的晶格结构、布里渊区、能带划分等基本概念，为理解二维材料的电子性质奠定基础。 二维材料的电子结构特征： 重点分析了二维材料因其原子层厚度而在电子结构上表现出的独特性，例如狄拉克锥、线性色散关系以及范德华相互作用的影响。 电子态密度与费米能级： 讨论了不同二维材料的电子态密度分布以及费米能级在各种掺杂和应变条件下的变化。 第一性原理计算： 介绍了密度泛函理论（DFT）在计算二维材料电子结构方面的应用，包括平面波基组、交换关联泛函的选择以及修正范德华相互作用的重要性。 2. 电子输运机制在二维材料中的表现 载流子输运： 深入解析了二维材料中的电子和空穴输运机制，包括弛豫时间、迁移率、扩散系数等关键参数。 散射机制： 详细探讨了影响二维材料电子输运的各种散射机制，包括晶格振动（声子散射）、杂质散射、界面散射、缺陷散射以及表面散射。特别强调了在二维材料中，表面和界面散射所占的比重显著增加。 量子输运现象： 介绍了量子霍尔效应、朗道能级、韦尔电子输运以及拓扑边缘态等在二维材料中的量子输运现象。 输运测量技术： 讨论了各种用于表征二维材料电学性质的实验技术，如四探针法、霍尔效应测量、电导率测量以及扫描隧道显微镜（STM）等。 3. 代表性二维材料的电子输运特性 石墨烯： 狄拉克费米子： 详细阐述了石墨烯独特的狄拉克锥能带结构及其导致的零带隙和线性的费米面。 高迁移率： 分析了石墨烯优异的高载流子迁移率，并探讨了限制因素（如声子散射、缺陷）以及提高迁移率的方法。 应用前景： 讨论了石墨烯在场效应晶体管（FET）、传感器、光电器件等领域的应用。 过渡金属硫化物（TMDs）： 半导体性质： 介绍了MoS2, WS2, MoSe2等TMDs具有的直接或间接带隙，使其成为有吸引力的半导体材料。 单层与多层效应： 分析了单层TMDs与多层TMDs在能带结构和输运性质上的差异。 界面工程： 讨论了通过电介质、金属接触优化等手段改善TMDs器件性能。 应用： 重点介绍了TMDs在晶体管、发光二极管（LED）、光电探测器和能量收集器中的应用。 黑磷： 可调带隙： 介绍了黑磷具有的层数依赖性带隙，使其具有广阔的调控空间。 各向异性： 强调了黑磷在不同晶体学方向上的输运性质差异，表现出显著的各向异性。 局限性： 讨论了黑磷在空气中不稳定和容易受到环境影响的问题，以及相应的封装技术。 应用： 探讨了黑磷在晶体管、光电子学和光伏器件中的潜力。 MXenes： 金属特性： 介绍了MXenes的金属导电性，以及表面官能团对电子结构的调控。 储能应用： 重点阐述了MXenes在超级电容器、锂离子电池和钠离子电池等储能设备中的高导电性和表面积优势。 电磁屏蔽： 讨论了MXenes优异的电磁屏蔽性能。 4. 二维材料在电子器件中的应用与挑战 场效应晶体管（FET）： 器件结构与工作原理： 详细介绍二维材料FET的典型结构，包括栅极、源漏电极、介质层和沟道材料。 性能优化： 探讨了通过改进栅介质、接触电阻、载流子注入以及抑制短沟道效应来提升FET性能。 功耗与速度： 分析了二维材料FET在低功耗和高开关速度方面的优势与挑战。 其他电子器件： 传感器： 讨论了二维材料在气体传感器、生物传感器和化学传感器中的高灵敏度和快速响应特性。 光电子器件： 介绍了二维材料在光电探测器、光伏电池、LED和激光器中的应用。 柔性电子： 强调了二维材料的柔韧性使其在可穿戴设备和柔性电子产品中的重要作用。 面临的挑战： 可控制备： 讨论了大规模、高质量、可控厚度的二维材料制备技术。 接触电阻： 介绍了金属-二维材料接触电阻的优化策略。 稳定性与封装： 强调了二维材料在空气中的稳定性问题以及有效的封装技术。 集成与互联： 探讨了如何将二维材料与其他材料和器件进行高效集成。 三、 结论与展望 本书最后对二维材料电子输运领域的研究现状进行了总结，并对未来的发展方向进行了展望。重点包括新颖二维材料的发现与设计、更精细的输运调控技术、以及二维材料在下一代电子、自旋电子和量子计算器件中的应用前景。 《二维材料的电子输运》 提供了一个综合性的平台，连接了基础理论与实验应用，为读者深入理解和探索二维材料在电子领域的无限可能提供了坚实的基础。

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我拿到《一维金属》这本书的时候，其实并没有抱有太高的期望，我以为它会是一本充斥着枯燥公式和晦涩理论的专业书籍。然而，当我翻开它，我立刻就被一种截然不同的叙事风格所吸引。作者的语言非常有感染力，他并没有直接抛出复杂的物理模型，而是通过一些生动的比喻和场景化的描述，来引导读者进入他的思维世界。比如，他用“粒子组成的绳索”、“电子的共振”等意象来形容“一维金属”的特性，这让原本抽象的概念变得非常形象。我感觉自己像是被带进了一个实验室，看到那些微小的粒子在作者的引导下，按照特定的规则进行着精妙的“舞蹈”。书中最让我印象深刻的是，作者并没有仅仅停留在描述“是什么”，而是深入探讨了“为什么”。他花了大量的篇幅去解释，为什么在“一维”的限制下，某些在三维空间中习以为常的物理现象会完全消失，而新的、甚至有些反直觉的特性又会涌现出来。这种对因果关系的深入剖析，让我对“一维金属”有了更深刻的理解。它不仅仅是一堆数据的堆砌，而是一个逻辑自洽、充满魅力的物理图景。读这本书的过程，更像是一种智力上的探险，我跟着作者的思路，一点点地揭开“一维金属”的面纱，每一次的发现都带来一种惊喜。

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我承认，最初选择《一维金属》这本书，有一部分原因是出于好奇心，想看看“一维金属”这个概念到底能玩出什么花样。毕竟，在我们日常的认知里，金属通常是三维的，拥有各种各样的导电、延展特性。而“一维”本身就带有一种限制、一种简化。当我开始阅读，我惊讶地发现，作者并没有把重点放在那些具体的物理性质上，比如电阻率或者电导率，而是更侧重于描述这种“一维金属”的状态本身。书中的很多篇幅都在探讨，当粒子被限制在一个无限长的直线上运动时，它们之间会产生什么样的新的相互作用模式。这让我想到了一些关于元胞自动机和复杂系统的研究，那种从简单规则出发，却能涌现出惊人复杂行为的现象。作者在书中构建了一个非常清晰的推理过程，他一步步地分析了在各种不同的约束条件下，粒子的运动轨迹会如何变化，以及它们之间会形成怎样的“关联网”。我尤其欣赏的是，他并没有回避那些看似“怪异”的结论，而是坦然地接受并深入探讨这些“一维”特性所带来的逻辑上的必然。这本书给我最大的启示是，有时候，最基础的维度限制反而能激发最丰富的想象力。它让我重新审视了我们习以为常的“三维”世界，思考是否在更低的维度下，也存在着我们尚未发现的、同样深刻的物理规律。读这本书的过程，就像是在玩一个非常高级的逻辑拼图，每一块碎片都看似简单，但组合起来却能展现出意想不到的宏大图景。

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这本书的书名是《一维金属》，但坦白说，我拿到它的时候，并没有预设太多关于“一维”的具体物理图像。我更倾向于将其解读为一种抽象的概念，或者是一种比喻，用来探讨某种极限状态下的集体行为。当我翻开这本书，试图去理解作者想要描绘的世界时，我首先被卷入的是一种极其精妙的数学框架。书中对于“集体”的定义，以及如何在这种集体中区分和追踪个体，让我不禁联想到一些我曾经读过的关于统计力学和相变理论的书籍。那种将无数个体融合成一个整体，却又能从中提取出宏观性质的思路，在这里得到了全新的演绎。作者并没有直接抛出大量的公式，而是通过一种层层递进的方式，一点一点地构建起他的模型。一开始，我感觉自己像是站在一片迷雾之中，只能看到一些模糊的轮廓，但随着阅读的深入，那些轮廓逐渐清晰，最终勾勒出一个我从未想象过的物理景象。尤其让我着迷的是，作者在描述这种“一维金属”的形成机制时，运用了一些相当诗意的语言，这在科学书籍中是比较少见的。比如，他用“相互依偎”、“共舞”这样的词汇来形容粒子之间的相互作用，这极大地降低了理解门槛，同时也增添了一种艺术的感染力。我甚至觉得，这本书不仅仅是在讲述物理，更是在探索一种关于“联系”的哲学。它让我开始思考，在极端条件下，个体与集体的界限究竟在哪里，以及我们所理解的“存在”是否也遵循着类似的逻辑。

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这本书的标题《一维金属》着实吸引了我，因为它似乎指向了一种既有明确物理意义，又带有一丝抽象意味的研究方向。我原本以为它会是一本侧重于材料科学或凝聚态物理的著作，讲述如何制备或测量一维材料。然而，当我阅读下去，我发现作者的关注点远不止于此。他更像是一位物理哲学家，试图通过“一维金属”这个模型，来探讨一些更根本性的问题。书中的很多论述都围绕着“集体行为”和“量子纠缠”等概念展开。作者用一种非常严谨但又引人入胜的方式，解释了在极度简化的维度下，粒子之间如何形成一种超越个体局限性的整体。我被书中对于“相干性”的阐述深深吸引，作者描绘了一种粒子之间信息传递和耦合的方式，这让我联想到了一些关于信息论和计算科学的理论。他并没有给出简单的答案，而是提出了一系列令人深思的问题，引导读者去思考“序”是如何在看似无序的粒子集合中产生的。我尤其欣赏的是，作者在解释这些复杂概念时，始终保持着一种清晰的逻辑线条，即使是对于非专业读者，也能感受到其中蕴含的深刻洞察。这本书给我带来的不仅仅是知识的增长，更是一种思维方式的启迪，让我开始以一种全新的视角去审视物理世界中的各种现象。

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我之所以对《一维金属》这本书产生了浓厚的兴趣，很大程度上是因为我一直对那些处于“边界”和“极限”状态的物理系统感到着迷。我总觉得，在这些特殊的条件下，我们才能更清晰地看到物理规律的本质。这本书并没有让我失望。作者以一种非常独特的方式，将“一维”这个概念与“金属”这一具体物理实体相结合，从而构建了一个既具有理论深度，又富有想象力的研究对象。我读这本书的时候，脑海里不断浮现出各种关于“链状结构”、“线性排列”的图像。作者并没有回避讨论在理想化的一维模型中出现的各种“异常”行为，例如电子的非费米液体行为，或者激子在长链上的传输。这些在我看来，都是非常具有挑战性的研究课题，而作者在书中对这些现象的深入分析，让我受益匪浅。我尤其喜欢的是，他在描述这些复杂的物理过程时，并没有完全抛弃直观的理解。他尝试用一些类比和比喻，来帮助读者更好地把握那些抽象的物理概念。这本书给我最大的感受是，科学研究并非仅仅是枯燥的数据和公式，它更是一种对未知世界的好奇心驱动下的探索，是一种将严谨的逻辑与大胆的想象相结合的过程。读完这本书，我感觉自己对“一维”所能蕴含的丰富物理世界，有了更深刻的认识。

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有一些有趣的插画

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