Physics of Ferroelectrics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Rabe

出品人:

页数:360

译者:

出版时间:2007-1

价格:1910.00元

装帧:精装

isbn号码:9783540345909

丛书系列:

图书标签:

• Ferroelectrics
• Physics
• Materials Science
• Condensed Matter Physics
• Dielectrics
• Phase Transitions
• Polarization
• Crystal Structure
• Electronic Properties
• Solid State Physics

凝聚态物理学中的前沿：磁性与电子材料的界面现象研究 本书聚焦于现代材料科学中最具活力和挑战性的领域之一：磁性与电子输运性质在复杂氧化物薄膜体系中的相互作用与耦合机制。 第一章：引言与背景：功能性多铁性和界面物理学的崛起 本章首先概述了凝聚态物理学在21世纪面临的核心挑战，特别是如何通过精细的材料工程来调控和设计具有多重物理性质的新型功能材料。我们着重阐述了传统铁电性、铁磁性以及电子传导性研究的局限性，并引入了“多铁性”（Multiferroics）的概念，即在一个材料中同时存在两种或两种以上铁性序的现象。重点讨论了如何利用界面效应来诱导或增强这些耦合行为，因为在异质结（Heterostructures）中，晶格应变、电荷转移和界面电子结构重构，是实现宏观性能调控的关键手段。 本章详细回顾了斯格明子（Skyrmions）、铁磁-铁电耦合（Magnetoelectric Coupling）以及电荷序（Charge Ordering）等前沿概念的理论基础。通过对近年重要实验进展的梳理，我们确立了研究复杂氧化物界面行为的必要性和紧迫性，为后续章节的深入探讨奠定了理论和实验基础。 第二章：复杂氧化物薄膜的生长技术与表征手段 高质量的薄膜是研究界面物理的先决条件。本章系统介绍了制备具有原子级平整度和精确化学计量的复杂氧化物薄膜的关键技术。详细论述了脉冲激光沉积（PLD）和分子束外延（MBE）这两种最先进的同质外延生长方法。我们深入分析了生长温度、氧压、基底选择（如SrTiO3, LaAlO3等）对薄膜晶体质量、缺陷密度以及应变状态的影响。特别是，如何利用应变工程（Strain Engineering）来“设计”薄膜内部的电场和磁场分布，成为本章讨论的重点。 在表征方面，本章详尽描述了用于探究薄膜微观结构的先进技术。包括高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）和扫描透射电子显微镜（STEM）在解析界面结构、识别晶格失配和观察局域结构畸变中的应用。此外，我们还讨论了X射线吸收近边结构（XANES）和扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）如何提供关于元素价态和局部几何构型的宝贵信息，这些信息对于理解界面处的电子结构重排至关重要。 第三章：界面电子态的调控与电荷转移现象 在由不同材料构成的异质结界面，电子的局域化和转移会引发一系列奇异的物理现象。本章的核心在于揭示电子-电子相互作用和晶格畸变如何重塑界面处的电子能带结构。我们首先从理论上探讨了能带失配（Band Mismatch）导致的空间电荷分离机制，特别是在极性/非极性异质结中出现的“界面极化电荷”现象。 具体案例分析集中在过渡金属氧化物体系（如LaMnO3/SrTiO3, $ ext{LaNiO}_3/ ext{LaAlO}_3$）。本章展示了如何通过控制界面厚度，在亚纳米尺度上调控界面导电性，甚至诱导出以往在块体材料中难以观察到的金属-绝缘体转变。此外，详细讨论了电荷转移对磁性离子的有效磁矩和磁交换相互作用的影响，为理解磁电耦合的微观起源提供了电子学视角。 第四章：磁性耦合与自旋电子学应用 本章将研究重点转向界面处的磁性行为及其在自旋电子器件中的潜在应用。我们探讨了磁各向异性（Magnetocrystalline Anisotropy, PMA）在薄膜中的增强机制，这种增强往往来源于界面应力或电场诱导的轨道极化。通过对磁滞回线（Hysteresis Loop）的分析，我们区分了界面磁化与块体磁化的贡献。 重点分析了磁隧道结（Magnetic Tunnel Junctions, MTJ）中自旋相关的电子隧穿效应。本章阐述了如何利用界面处的磁性层来控制隧穿磁阻（TMR）效应的效率和温度依赖性。讨论了自旋轨道耦合（Spin-Orbit Coupling, SOC）在介导电场对磁性的调控中的核心作用，这为实现低功耗的“电场写入”磁性存储技术提供了理论基础。 第五章：应力与应变工程在界面物理中的作用 应变是调控复杂氧化物特性的最强大工具之一。本章从弹性理论和晶格匹配的角度，系统阐述了基底应变如何通过弹性耦合传递到薄膜内部，并影响其结构、电子和磁性序。我们深入分析了铁性失配（Ferroic Mismatch）的后果，即薄膜中应力梯度的形成，以及这些梯度如何导致电畴（Domains）和磁畴的结构演化。 本章通过计算模拟和实验数据，展示了如何利用应变来“解耦”或“增强”不同的物理性质。例如，如何通过拉伸应变来调控电子的d轨道能级，从而影响电荷转移的强度；或如何通过特定的应变配置来稳定具有非本征磁性的相态。这部分内容强调了精确控制薄膜宏观力学状态对于功能器件性能优化的重要性。 第六章：非线性光学响应与界面电场探测 最后，本章关注界面物理的动态响应及其在光电转换中的应用。我们探讨了界面处强电场对材料非线性光学性质的影响，特别是二次谐波产生（Second Harmonic Generation, SHG）在探测界面电荷极化和结构对称性破缺中的独特优势。 本章详细介绍了如何利用SHG技术来实时、非侵入性地监测电畴的形成、演化和驱动过程。通过对比不同沉积环境下的SHG信号，我们能够有效地识别界面缺陷和电荷俘获中心对光响应的贡献。此外，我们还讨论了界面处的电场梯度如何影响激子（Excitons）的行为，并探讨了利用光场调控界面电子界面特性的新兴方向，为光诱导的快速信息处理和能量转换器件提供了理论参考。

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