Angle and Spin Resolved Auger Emission pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:

作者:Lohmann, Bernd

出品人:

頁數:335

译者:

出版時間:

價格:$ 202.27

裝幀:

isbn號碼:9783540746294

叢書系列:

圖書標籤:

• Auger electron spectroscopy
• Angle-resolved spectroscopy
• Spin-resolved spectroscopy
• Surface physics
• Materials science
• Solid-state physics
• Electronic structure
• Vacuum technology
• Spectroscopy
• Thin films

光與物質相互作用的微觀圖景：深入探索電子態和激發動力學 本書概述 本書旨在為凝聚態物理、原子物理以及材料科學領域的科研人員和高年級研究生提供一本深入且權威的參考書。全書圍繞光與物質在原子和分子尺度上的相互作用這一核心主題展開，重點探討瞭電子態的結構、激發態的演化以及相關的譜學技術。我們構建瞭一個從基礎量子力學原理到前沿實驗觀測的完整知識體係，旨在闡明能量和動量轉移過程中，物質如何響應外部場的激發，並以光子或電子的形式釋放能量。 本書的敘事邏輯清晰，首先奠定理論基礎，隨後係統介紹一係列關鍵的微觀過程，並結閤現代實驗技術進行深入剖析。內容聚焦於那些能夠揭示電子結構和動力學細節的現象，例如光吸收、光電子發射、能量轉移機製，以及如何利用這些過程來錶徵復雜材料的電子特性。 --- 第一部分：理論基石與量子力學框架 本部分為後續所有討論建立堅實的理論基礎，專注於描述多電子體係的電子結構和激發態的演化。 第一章：多電子體係的量子描述 本章首先迴顧瞭處理多電子體係的必要性，重點引入密度泛函理論（DFT）和多體微擾理論（MBPT）作為計算基態和激發態的兩個主要框架。詳細討論瞭 Kohn-Sham 方程的局限性，並闡述瞭如何通過引入更精細的交換關聯泛函（如 $ ext{HSE}$ 和 $ ext{GW}$ 近似）來準確預測能帶結構和電子親和勢。特彆關注瞭對激子效應和電荷轉移態的描述，這些是理解光激發過程的關鍵。 第二章：時變微擾理論與激發態動力學 本章深入探討瞭電子體係在時間依賴性外部場（如激光脈衝）作用下的響應。核心內容圍繞費剋定理和時間演化算符展開。詳細推導瞭描述吸收和發射過程的時間依賴微擾理論，並引入瞭密度矩陣理論來處理開放量子體係（與環境熱浴耦閤）的弛豫和退相乾過程。著重分析瞭弛豫時間、相乾時間的概念及其對譜綫綫寬的影響。 第三章：對稱性與選擇定則 對稱性分析是理解物理過程選擇性的基石。本章係統迴顧瞭群論在晶體和分子體係中的應用，特彆是點群和空間群。通過操作群的不可約錶示，推導齣不同光子能量下允許的躍遷類型（如電偶極、磁偶極、四極躍遷）。強調瞭動量守恒在晶體中對光緻激發過程的嚴格限製，為後續章節中解釋吸收邊和發射譜的形狀提供必要的工具。 --- 第二部分：能量輸入與電子激發：光吸收與光緻發射 本部分將理論框架應用於實際的物質激發過程，重點分析入射光如何轉化為電子的內部能量，以及這些能量如何以光的形式重新釋放。 第四章：光吸收譜的解析 光吸收是研究電子結構最直接的手段之一。本章詳細分析瞭光學導率與電子態密度的關係，特彆是玻恩近似下吸收係數的計算。重點討論瞭材料中常見的吸收特徵：帶間躍遷、帶內躍遷以及缺陷誘導的吸收。通過分析吸收邊（Absorption Edge）的形狀（如Urbach尾、庫倫拖曳效應），深入剖析瞭材料的晶格振動和電子-聲子耦閤的強度。 第五章：光緻發光（Photoluminescence, PL） 光緻發光是電子從激發態弛豫迴基態時輻射光子的過程。本章將PL分解為熒光（Fluorescence）和磷光（Phosphorescence），並從斯托剋斯偏移（Stokes Shift）的角度討論瞭電子-聲子耦閤對發射能量的影響。詳細闡述瞭時間分辨光緻發光（TRPL）技術，用於測量載流子的壽命、復閤機製（如單分子態、三綫態間的係間竄越）。分析瞭在半導體量子點和鈣鈦礦材料中常見的錶麵態和缺陷態導緻的非輻射復閤。 第六章：非綫性光學效應的初探 隨著高強度激光技術的成熟，非綫性光學效應成為研究高能激發和瞬態過程的關鍵。本章引入高階極化率張量，係統闡述瞭二次諧波産生（SHG）、和頻産生（FWM）等過程。重點討論瞭這些效應如何依賴於材料的非中心對稱性，以及它們如何用於探測界麵和亞微米尺度的結構不對稱性。 --- 第三部分：超快動力學與時間分辨技術 現代物理學的研究已邁入飛秒和阿秒尺度，本部分關注如何利用時間分辨技術捕捉電子的瞬時行為。 第七章：超快激光脈衝的産生與錶徵 本章介紹瞭剋爾透鏡鎖模等先進技術在産生具有極短脈衝寬度激光源中的應用。詳細討論瞭脈衝的群速度色散（GVD）和群速度延遲（GVD）的錶徵方法，如頻率分辨光學柵（FROG）和啁啾脈衝對（COCP）技術。理解脈衝的精確時域和頻域結構，是進行時間分辨實驗的先決條件。 第八章：瞬態吸收譜（Transient Absorption Spectroscopy, TA） 瞬態吸收譜（TA）是研究電子在激發後如何演化的核心工具。本章詳述瞭TA實驗的原理，包括泵浦（Pump）脈衝誘導激發和探測（Probe）脈衝測量光譜變化的過程。重點分析瞭TA譜中常見的特徵信號：光吸收信號（激發態吸收，ESA）和光漂白信號（Ground State Bleaching, GSB）。通過分析這些信號的時間演化，可以精確解耦多個競爭性的弛豫路徑，如載流子的擴散、熱化、復閤速率以及相變動力學。 第九章：載流子弛豫與能量耗散 電子被激發到高能級後，必須通過能量耗散過程返迴到平衡態。本章專注於電子-電子相互作用和電子-聲子耦閤在能量傳遞中的作用。討論瞭載流子熱化過程（通常在皮秒內完成）以及隨後通過聲子散射導緻的能量冷卻。引入瞭擬閤模型來區分這些不同的弛豫機製，並探討瞭這些過程在不同維度材料（如二維材料）中的特殊錶現。 --- 第四部分：探測電子態的譜學工具 本部分詳細介紹瞭那些直接或間接用於解析電子態的先進譜學方法，強調瞭它們的物理圖像和信息獲取能力。 第十章：X射綫吸收譜（XAS）與結構探測 X射綫吸收譜是探究原子局部環境和電子結構敏感性的強大工具。本章詳細闡述瞭近邊吸收結構（NEXAFS/XANES）如何反映價態和軌道雜化，以及擴展吸收邊微結構（EXAFS）如何提供精確的鍵長和配位數信息。重點討論瞭如何利用軟X射綫，特彆是軟X射綫吸收譜（SXAS），來選擇性地探測特定元素（如C K邊、O K邊）的電子躍遷，從而揭示化學鍵的本質。 第十一章：電子能量損失譜（EELS） 電子能量損失譜（EELS）通過分析透射電子束穿過樣品時損失的能量來獲取信息，具有極高的空間分辨率。本章深入講解瞭EELS信號的物理起源，包括等離子體振蕩、電子躍遷和核激發現象。特彆關注瞭高分辨率EELS（HR-EELS）在分析材料納米尺度上的電子帶邊、局部電子密度變化以及化學配位環境的潛力。 第十二章：隧道譜學與態密度測量 隧道效應是量子力學中一個重要的現象，隧道譜學（如掃描隧道顯微鏡，STM）提供瞭原子尺度的電子態成像能力。本章係統迴顧瞭費層導納（$dI/dV$）譜與態密度（DOS）之間的直接關係，並討論瞭量子尺寸效應在超薄膜中的體現。此外，還將介紹反彈/背散射電子在探測錶麵重構和薄膜厚度測量中的應用。 --- 結論：集成方法與未來展望 本書的最後，對如何綜閤運用上述理論和實驗工具來解決復雜的材料科學問題進行瞭總結。展望瞭在極端條件（如高壓、低溫）下，以及在研究拓撲材料和強關聯體係中，這些光與物質相互作用研究的未來發展方嚮，特彆是阿秒物理如何解鎖對電子運動的實時觀測。 本書旨在成為一本結構嚴謹、內容深入的參考手冊，幫助讀者掌握從基本原理到前沿應用的完整知識鏈條，以期在各自的研究領域取得突破。

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