Problems of Condensed Matter Physics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Ivanov, Alexei L. (EDT)/ Tikhodeev, Sergei G. (EDT)

出品人:

页数:376

译者:

出版时间:2008-2

价格:$ 169.50

装帧:

isbn号码:9780199238873

丛书系列:

图书标签:

• 凝聚态物理
• 固体物理
• 材料物理
• 量子力学
• 统计物理
• 相变
• 电子结构
• 磁性
• 超导
• 拓扑物态

跨越边界：现代材料科学与量子输运的探索 图书信息： 书名： 跨越边界：现代材料科学与量子输运的探索 作者： （此处省略具体作者信息，以突出内容聚焦） 出版社： （此处省略，聚焦内容本身） 页数： 约 600 页 目标读者： 凝聚态物理、材料科学、半导体物理、应用物理学领域的研究人员、高级本科生和研究生。 --- 内容综述： 本书旨在为读者构建一个从基础原理到前沿应用的全面知识框架，深入探讨现代功能材料的设计、合成、结构表征，以及量子尺度下的电子、自旋和能量输运现象。它聚焦于当前物理学和材料科学交叉领域中最具活力的研究方向，特别是那些依赖于精细结构控制和新奇电子态的体系。本书摒弃了对传统凝聚态物理中经典模型的冗长回顾，转而强调实验技术的新进展、第一性原理计算方法的应用，以及这些进展如何驱动下一代电子、光电器件的发展。 全书结构分为四个主要部分，层层递进，确保读者既能掌握核心理论工具，又能理解实际材料体系的复杂性。 --- 第一部分：新型功能材料的晶格与电子结构调控 本部分着重于如何通过精确的材料工程手段，在原子尺度上控制材料的物理性质。内容不再停留于经典的晶体对称性描述，而是深入探讨非平衡态材料的制备和维度工程带来的新奇物理。 第一章：低维与纳米结构中的界面物理 本章细致剖析了二维（2D）材料体系，如过渡金属硫化物（TMDs）、拓扑绝缘体薄膜，以及它们在异质结中的界面效应。重点讨论了范德华异质结中能带的精确对齐、应变工程对带隙的动态调控，以及界面处电荷转移和激子形成机制。我们深入探讨了表面重建和缺陷工程对材料本征电学特性的显著影响，并引入了先进的in situ 表征技术（如高分辨透射电镜与电子能量损失谱的联用）在界面分析中的应用。 第二章：拓扑材料的输运特性与拓扑保护 本章专注于拓扑材料领域，超越了简单的拓扑不变量介绍。核心内容包括：量子反常霍尔效应（QAHE）的物理机制与实验验证、非厄米系统中拓扑边界态的构建与控制。特别地，我们探讨了如何利用磁性掺杂或应力场在传统材料中诱导出拓扑相变，以及如何在新型低维结构中观察到Majorana 费米子的迹象。对拓扑绝缘体的表面态自旋-动量锁定效应及其在自旋电子学中的潜力进行了详细的案例分析。 第三章：高熵合金与无序体系的统计力学 聚焦于材料设计中的无序因素。本章探讨了高熵合金（HEAs）中原子级无序如何导致奇异的热力学稳定性和机械性能。我们利用蒙特卡洛模拟和密度泛函理论（DFT）计算来探究原子排列的局域涨落，并讨论了这种无序性对声子散射和电子平均自由程的影响。内容也涵盖了无序半导体和玻璃态材料中的局域化现象和Mott 绝缘体转变的微观图像。 --- 第二部分：量子输运的理论框架与计算方法 本部分为理解电子、自旋和热量如何通过复杂介质传输提供了必要的理论工具箱，强调现代计算方法在预测新颖输运现象中的核心地位。 第四章：多体微扰论在输运现象中的应用 本章详细介绍了非平衡格林函数（NEGF）方法在计算有限偏压下的电导率和电流分布中的实际应用。重点讨论了如何将强关联效应（如Hubbard模型或Anderson杂质模型）通过DMFT（动力学平均场理论）近似纳入NEGF框架，以准确描述电子在位关联导致的输运阻塞或负微分电导现象。同时，对自旋霍尔效应和电荷泵浦的理论推导进行了严格的数学阐述。 第五章：玻尔兹曼输运方程的修正与量子极限 回顾玻尔兹曼方程作为宏观输运描述的局限性后，本章集中探讨了在量子限制下（如极低温度或强磁场）需要引入的修正项。核心内容包括：量子介导的传输（如隧穿和弹道输运）、自旋轨道耦合（SOC）对电子散射的影响，以及无碰撞输运（如朗道能级的量子化）的描述。本章还包含对热输运中声子-电子相互作用、Umklapp散射和边界散射的深入分析。 第六章：第一性原理计算与输运性质预测 本章是连接结构与功能的桥梁。它详细介绍了如何利用DFT结合线性响应理论（Kubo公式）来计算电导率、介电函数和磁化率。特别关注了Berry曲率在计算拓扑材料的霍尔效应中的作用，以及如何通过计算声子谱来预测材料的热导率。内容强调了多尺度模拟的必要性，即将微观计算结果映射到介观和宏观输运模型。 --- 第三部分：电荷、自旋与能量的耦合输运 本部分聚焦于现代电子学关注的核心问题：如何高效地分离或耦合电荷、自旋和热量流。 第七章：自旋电子学：自旋注入、操控与检测 本章深入探讨了自旋转移矩（STT）和自旋轨道矩（SOM）驱动的磁化翻转机制，这对于磁随机存取存储器（MRAM）至关重要。内容细致区分了Rashba和Dresselhaus SOC如何产生纯自旋流，并讨论了自旋泵浦效应在产生高频磁振荡中的应用。此外，对磁阻隧道结（MTJ）中的隧穿磁阻（TMR）效应及其与界面电子态的关系进行了详细分析。 第八章：热电材料的量子优化 本章致力于提升塞贝克系数（S）、电导率（σ）和热导率（κ）之间的权衡。重点分析了费米能级调控（通过掺杂或电场）如何影响电子态密度和声子散射率。内容包括对高熵合金热电偶和二维材料热电转换的案例研究，特别是利用声学-光学声子散射来有效抑制热导率而不大幅牺牲电输运性能的策略。 第九章：介观系统中的量子相干性与干涉 本章讨论了在微小尺度下，电子波函数的相干性如何主导输运。内容包括：Aharonov-Bohm效应在纳米环中的观测、电子干涉在量子点和量子导线中的应用，以及局域化传输（如Anderson局域化）的实验证据。重点阐述了如何通过退相干时间的测量来量化量子效应在实际器件中的有效性。 --- 第四部分：前沿交叉应用与未来展望 最后一部分将理论和材料理解应用于当前的研究热点和潜在技术突破。 第十章：光电转换与载流子动力学 本章关注光生载流子的产生、分离和复合。内容集中于钙钛矿材料和量子点中的激子动力学，特别是表面缺陷的陷阱态对光伏效率的影响。深入探讨了光电导过程中的电荷分离效率（如利用内建电场）和载流子寿命的超快光谱学表征。 第十一章：超导电性与非常规配对机制 本章聚焦于非常规超导体（如铁基超导体、重费米子系统）的微观机理。着重分析了自旋涨落在配对中的作用，以及如何通过压力或电场极化来诱导或增强超导相。讨论了拓扑超导中的非阿贝尔统计，以及如何利用扫描隧道显微镜（STM）探测超导态的配对对称性。 第十二章：新型量子计算平台中的物理挑战 本章探讨了材料物理学在构建实用量子计算系统中的作用。重点分析了硅基量子点自旋量子比特的退相干机制、拓扑量子比特所需的物质基础，以及超导电路中的材料缺陷如何引入错误的量子噪声。本章强调了材料纯度、界面工程和噪声抑制在实现量子优越性中的关键性作用。 --- 本书特色： 本书的独特之处在于其对现代实验手段和高精度计算模拟的强调。它将读者直接置于当前研究的最前沿，通过大量真实的、最新的研究案例来阐释复杂的物理概念，而非停留在教科书式的理想模型。全书旨在培养读者批判性地评估实验数据、设计具有特定功能的量子材料，并掌握预测新兴物理现象的理论工具。本书提供的知识体系，是迈向解决能源、信息存储和量子信息技术领域核心挑战的基石。

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