Polarons and Biopolarons pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Alexandrov, A. S./ Mott, N. F.

出品人:

页数:191

译者:

出版时间:

价格:36

装帧:HRD

isbn号码:9789810222987

丛书系列:

图书标签:

• Polarons
• Biopolarons
• Condensed Matter Physics
• Solid State Physics
• Electron-Phonon Interaction
• Many-Body Physics
• Quantum Mechanics
• Materials Science
• Physics
• Electronic Structure

凝聚态物理学前沿探索：从晶格振动到电子激发 导论：新时代的材料科学与理论物理交汇点 本书旨在深入探讨凝聚态物理学的核心议题，聚焦于晶格动力学、电子结构与激发态之间复杂而深刻的相互作用。我们生活在一个材料科学飞速发展的时代，对新材料性能的理解和预测，越来越依赖于对微观尺度的精确描述。本书将带领读者跨越经典理论的界限，进入量子场论的精妙世界，解析材料内部电子和准粒子行为的本质规律。 第一部分：晶格动力学的基石与拓展 第一章：弹性理论的量子化与声子概念的建立 本章从连续介质的弹性理论出发，逐步引入晶格振动的量子化概念。我们将详细阐述布洛希定理在晶格振动中的体现，并严格推导晶格振动的色散关系。声子作为晶格振动的准粒子，其统计力学描述至关重要。本章将详述玻色-爱因斯坦统计在描述高能、低能声子模式下的应用，并讨论晶格热容的德拜模型与爱因斯坦模型的优劣及适用范围。重点将放在声子-声子散射的微观机制，及其对材料宏观热输运性质（如热导率）的影响。 第二章：电子-声子耦合的微观描述 电子与晶格振动的耦合是理解许多重要物理现象（如超导电性、费米面附近的散射）的关键。本章将建立电子-声子相互作用的哈密顿量，采用微扰论方法，计算电子在声子场中的散射截面。我们将分析不同晶格结构（例如，一维、二维系统）下，电子-声子耦合强度的依赖性。此外，本章会深入探讨声子散射在限制电子迁移率中的作用，并介绍如何通过实验手段（如拉曼散射光谱）来探测这种耦合强度。 第三部分：电子结构与能带理论的深化 第三章：周期性势场中的电子运动：从紧束缚到近自由电子模型 本章回顾并深化了固体中电子运动的理论基础。首先，我们将详细阐述克罗尼格-庞德模型（Kronig-Penney Model）如何揭示能带和能隙的起源。接着，我们将对比紧束缚模型（Tight-Binding Model）和近自由电子模型（Nearly Free Electron Model）在描述不同材料（如离子晶体与金属）电子结构上的适用性。重点将放在如何利用布里渊区结构来理解电子的有效质量和等效质量张量的物理意义，这直接影响了材料的电学特性。 第四章：多体效应的引入：从Hartree-Fock到密度泛函理论（DFT） 在描述大量电子体系时，忽略电子间的库仑排斥是不现实的。本章将介绍处理多体问题的基本框架。首先，我们将分析Hartree-Fock近似的局限性，特别是其对电子关联效应的忽略。随后，本书将全面介绍密度泛函理论（DFT）的原理，包括Kohn-Sham方程的推导和各种交换关联泛函（LDA, GGA）的物理内涵及其对能带计算精度的影响。通过实际案例分析，我们将展示DFT如何成功预测材料的几何结构、电子态密度（DOS）和能带结构。 第四部分：激发态物理与新奇现象的理论剖析 第五章：激子的形成与光吸收/发射过程 在半导体和绝缘体中，光激发产生的电子-空穴对——激子——扮演着核心角色。本章将从准粒子理论的角度出发，运用Bethe-Salpeter方程来精确描述激子的束缚能和动力学行为。我们将区分范德华激子和更具局域性的激子，并讨论激子在不同维度材料（如量子阱、纳米线）中的行为差异。本章还会探讨激子寿命、辐射复合率以及如何通过外部电场（Stark效应）调控激子性质，为光电器件设计提供理论指导。 第六章：磁性与自旋的耦合：从朗道能级到磁性有序 本部分转向电子自旋自由度。我们将首先考察强磁场下电子的运动，详细推导朗道能级及其在量子霍尔效应中的体现。随后，我们将探讨电子间的交换相互作用如何导致磁性有序。通过平均场理论和更精确的Heisenberg模型，我们将分析铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性的微观起源。本章的重点将放在自旋波（Magnons）的激发和传播，以及磁子散射如何影响材料的磁输运性质。 第七章：非平衡态下的电子动力学与输运理论 现代器件工作在非平衡态下，理解电子在电场和温度梯度下的输运机制至关重要。本章将系统介绍玻尔兹曼输运方程（BTE）的建立和求解方法，包括弛豫时间近似（RTA）的应用。我们将讨论如何将各种散射机制（电子-声子、电子-杂质、电子-缺陷）纳入BTE框架，以计算电导率、热导率和Seebeck系数。最后，本书将探讨非平衡格林函数方法在处理时间依赖性问题和强外场耦合问题中的优势。 第八章：拓扑绝缘体与新型量子态的展望 本章聚焦于近年来凝聚态物理学的热点——拓扑物态。我们将从拓扑不变量的概念出发，解释时间反演对称性保护下的拓扑绝缘体（TI）的边界态——狄拉克锥的形成。通过对强自旋轨道耦合（SOC）效应的分析，我们将区分体材料和表面态的物理特性。最后，本章将展望二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）中可能出现的奇特拓扑态，以及它们在低能耗电子学和量子计算中的潜在应用。 结论：计算与实验的协同发展 本书的最后部分总结了理论物理学在理解复杂材料系统中的核心作用，并强调了与先进实验技术（如角分辨光电子能谱ARPES、同步辐射X射线散射）紧密结合的必要性。未来的研究方向将集中于更高精度的关联效应计算、极端条件下的物态探索，以及材料基因组计划中理论模型的有效性验证。

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