Electrical Resistivity, Thermoelectrical Power and Optical Properties (English and German Edition) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Hellwege, K. -H; Olsen, J. L.; Bass, J.

出品人:

页数:490

译者:

出版时间:1984-12-20

价格:USD 1426.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540116943

丛书系列:

图书标签:

• Electrical Resistivity
• Thermoelectrical Power
• Optical Properties
• Solid State Physics
• Materials Science
• Semiconductors
• Electrical Properties
• Optical Materials
• Physics
• German Edition
• English Edition

探寻物质深层奥秘：凝聚态物理与材料科学前沿研究精选 书籍简介 本书汇集了近年来在凝聚态物理和材料科学领域取得突破性进展的精选研究成果。全书以严谨的学术视角，深入探讨了多种先进功能材料的结构、电子特性、磁性以及它们在极端条件下的行为模式。内容涵盖了从基础理论模型构建到前沿实验技术的应用，旨在为高年级本科生、研究生、科研人员以及工程师提供一个全面、深入的知识框架，以理解和设计下一代电子、能源和传感器件。 第一部分：拓扑材料与低维电子学 本部分重点关注近年来物理学界最为活跃的研究方向之一：拓扑物质态。我们详细考察了拓扑绝缘体（TIs）和拓扑半金属（TSMs）的独特电子结构及其在强自旋轨道耦合作用下的表现。 1.1 拓扑绝缘体的表面态与量子霍尔效应 我们深入分析了二维和三维拓扑绝缘体内部的能带反转机制，并通过第一性原理计算阐明了受保护的狄拉克表面态的精确性质。书中详述了如何利用扫描隧道显微镜（STM）直接成像这些表面态，并讨论了环境因素（如表面吸附物和缺陷）对表面态线宽和活性的影响。此外，本章还详细探讨了在拓扑绝缘体与铁磁性材料界面处可能出现的量子反常霍尔效应（QAHE），分析了其驱动机制和实现面临的挑战，特别是关于非零陈数的确定方法。 1.2 二维材料的电子输运特性 石墨烯及其衍生物（如过渡金属硫化物，TMDs）的独特二维特性是本节的核心。我们不仅回顾了石墨烯的狄拉克锥结构及其高迁移率电子的特点，还着重分析了范德华异质结（vdW Heterostructures）的构建原理。通过求解薛定谔方程和泊松方程的耦合体系，我们精确模拟了由不同晶格常数和取向匹配产生的莫尔图案（Moiré Patterns）如何有效地调控电子的有效质量和能带结构，从而实现可调的带隙工程。关于TMDs（如 $ ext{MoS}_2$, $ ext{WSe}_2$），书籍详细介绍了其从间接带隙到直接带隙的转变机制，并探讨了激子物理在这些材料中的重要作用，包括单层激子和双层激子的束缚能计算。 第二部分：磁性与多铁性材料的复杂行为 本部分聚焦于材料的自旋序和电磁耦合现象，这是开发新型存储器件和传感器的关键基础。 2.1 磁性顺序的微观动力学 本章从统计力学的角度重新审视了铁磁体和反铁磁体的相变。详细讨论了平均场理论（Mean-Field Theory）的局限性，并引入了伊辛模型（Ising Model）和海森堡模型（Heisenberg Model）在高斯涨落下的修正。通过蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation），我们重现了磁性有序参数随温度变化的精确行为，并讨论了钉扎效应（Pinning Effects）和畴壁运动对宏观磁滞回线的影响。特别地，书中分析了斯格明子（Skyrmions）——拓扑稳定的磁涡旋结构——的产生条件和驱动机制，以及它们在低功耗信息传输中的潜力。 2.2 压电、铁电与磁电耦合 多铁性材料（Multiferroics），即同时展现铁电性和铁磁性特征的材料，是本节的另一个重点。书籍详细阐述了区分本征与非本征多铁性的标准。对于非本征材料，我们聚焦于由轨道自由度和电子结构耦合导致的电场-磁场之间的相互作用。通过分析 $ ext{BiFeO}_3$ 等典型材料的晶格畸变和电荷有序性，我们展示了如何利用应变工程（Strain Engineering）来调控其居里温度和奈尔温度，并量化了磁电耦合系数（Magnetoelectric Coupling Coefficient）的理论极限。 第三部分：先进能源材料的界面物理与输运机制 本部分转向应用导向的研究，聚焦于固态电池、光伏器件和热电转换材料中的关键物理过程。 3.1 固态电解质中的离子迁移动力学 针对新一代高能量密度固态电池，本书深入剖析了固体电解质的离子传导机制。与液体电解质的扩散机制不同，固体电解质中离子跳跃依赖于晶格缺陷（如离子空位和间隙离子）的激活能垒。我们利用阿伦尼乌斯（Arrhenius）模型和更复杂的跳跃模型（如Bears-percolation model）来描述低浓度缺陷对离子导率的非线性影响。书中特别对比了硫化物基和氧化物基固态电解质的结构弛豫时间（Structural Relaxation Time）和电化学窗口，并探讨了界面副反应如何形成高阻抗的固态电解质界面（SEI）层。 3.2 光伏器件中的载流子分离与复合 在光电转换效率的提升方面，本章关注于钙钛矿太阳能电池和有机光伏器件的界面物理。书籍分析了有效光吸收层与传输层之间的能级匹配问题，详细计算了激子在吸收层内的扩散长度和分离效率。我们引入了空间电荷限制电流（SCLC）模型来诊断载流子的收集效率，并讨论了深能级缺陷（Deep-Level Defects）作为非辐射复合中心的机制。关于钙钛矿材料，书中着重阐释了离子迁移如何导致迟滞效应（Hysteresis Effects），并提出了钝化策略以稳定器件性能。 3.3 热电材料的性能优化 热电材料的核心在于最大化优值因子（ZT = $frac{sigma S^2 T}{kappa}$）。本书系统地分析了ZT中三个相互制约的参数：电导率 ($sigma$)、塞贝克系数 ($S$) 和总热导率 ($kappa$) 的调控方法。我们探讨了通过点缺陷散射（Point Defect Scattering）来抑制晶格热导率 ($kappa_L$) 的“拉入”效应（Ratchet Effect），同时保持电子热导率 ($kappa_e$) 和电导率 ($sigma$) 的高水平。研究案例包括填充半Heusler合金和高熵合金的复杂晶格振动模式及其对声子散射的影响。 第四部分：高压物理与极端条件下的材料响应 本部分涉及材料在超常压力和温度下的结构转变和物性变化，这对于行星科学和基础物理极限探索至关重要。 4.1 压力诱导的相变与晶体结构演化 我们审视了材料在数百万个大气压下的行为。通过结合金刚石砧电池（DAC）实验数据和密度泛函理论（DFT）计算，本书展示了材料如何经历从分子晶体到原子晶体，甚至到金属化的转变过程。重点分析了氢化物（如硫氢化物）中发现的超导相变，并讨论了电子-声子耦合（Electron-Phonon Coupling）在这些高压超导体的机制中扮演的角色，包括JDOS（电子态密度）的修正对过渡温度的影响。 4.2 极端温度下的量子效应 本章探讨了接近绝对零度或极高温度下，材料中量子涨落和热激发对电子行为的显著影响。在低温下，我们详细讨论了库仑阻塞效应（Coulomb Blockade）在量子点阵列中的表现，以及对弱局域化（Weak Localization）的修正。在高温下，我们分析了晶格振动（声子）对费米能级附近电子态密度的展宽效应，以及如何通过有效的德拜模型（Debye Model）来修正高温下的热力学量。 总结 本书不仅提供了对凝聚态物理核心概念的扎实回顾，更将重点放在了当前研究热点材料系统的细微结构-性能关联上。通过跨越拓扑电子学、磁性现象、能源传输和高压物理的广阔领域，读者将获得一套完整的工具集，用于分析和预测新型功能材料在实际应用中的潜力与局限性。

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这本书的书名让我联想到许多在物理学领域里我一直感到好奇却又不敢深究的议题。坦白说，我并不是一个物理学专业出身的人，但对“电阻率”、“热电功率”和“光学性质”这些词汇的组合充满了莫名的吸引力。我的第一反应是，这本书会不会像一本精心编织的科学故事，将这些看似抽象的概念，用一种引人入胜的方式呈现出来？我期待它能以一种非常直观的方式，描绘出物质在不同条件下电学和热学行为的细微差别，以及这些差别又是如何影响我们看到的、感知到的世界。尤其是“光学性质”这一部分，我很好奇它是否能连接起这些电磁学和热学现象，从而解释为何某些材料会呈现出特定的颜色，或者在光照下发生奇妙的变化。如果这本书能够提供一些关于实验方法的介绍，哪怕是概念性的，那对我来说也是极大的惊喜。我经常想象，那些在实验室里一丝不苟进行测量和分析的科学家们，他们是如何一步步揭示这些自然规律的。因此，我非常希望这本书能成为我探索这些奥秘的起点，而不是因为艰深的理论而望而却步。我希望能从中获得一种“顿悟”的体验，能够将这些概念在脑海中构建出一个清晰的图景，即便我的知识储备有限，也能从中找到乐趣和启发。

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当我看到“Electrical Resistivity, Thermoelectrical Power and Optical Properties”这个书名时，我立刻想到的是那些能够影响我们日常生活的科技。举个例子，我们使用的电器，它们的效率很大程度上取决于电阻率；我们感受到的温度变化，与热电功率息息相关；而我们看到的颜色，更是光学性质的直接体现。我希望这本书能够以一种非常贴近生活应用的方式，来阐释这些科学概念。比如，它是否会介绍不同材料在电子元件、能量收集、显示技术等方面的具体应用案例？我非常期待能够了解，科学家们是如何通过研究和改变这些基本的物理性质，来推动技术进步的。尤其是“热电功率”，我想到了一些关于废热回收和温差发电的技术，这对于可持续能源的发展至关重要。同时，“光学性质”的加入，也让我联想到各种先进的光学设备，例如太阳能电池板、LED照明，甚至未来的量子计算。这本书能否成为我理解这些前沿技术背后的科学原理的桥梁？我希望它能够用清晰的逻辑和生动的语言，将这些复杂的科学知识转化为我能够理解的、与现实世界息息相关的洞见。

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这本书的封面，即便只是一个抽象的标题，也勾起了我对于物理世界基本运作方式的深深好奇。我一直觉得，电阻率、热电功率和光学性质，这些看似分散的物理属性，其实都隐藏着宇宙深处的某些规律。我猜想，这本书可能以一种非常宏观的视角，去审视这些属性是如何在微观尺度上被决定的，例如原子排列、电子能带结构等等。我希望它能够用清晰的比喻和类比，将复杂的物理概念解释得易于理解，就像一本优秀的科普读物那样，能够点燃普通读者对科学的兴趣。我特别好奇，这本书是否会探讨这些性质之间的相互作用。例如，某种材料的光学性质是否会影响其热电性能，反之亦然？这种相互依存的关系，在我看来，是自然界精妙之处的体现。我期待这本书能够带我进行一场思维的旅行，从最基本的物理原理出发，逐渐深入到更复杂的现象，最终能够让我对自己所处的世界有更深刻的理解。即使我无法完全掌握书中的所有数学公式和专业术语，但如果它能让我对这些物理现象产生一种“敬畏感”和“求知欲”，那么这本书就已经达到了它的价值。

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这本书的标题，尤其是英德双语版本的呈现，给我一种严谨而全面的感觉。我猜想，这本书可能不仅仅停留在理论的介绍，而是可能在不同语言的语境下，对这些物理性质进行了深入而细致的探讨。我期待它能够涵盖这些概念的经典理论，也能够触及一些现代研究的最新进展。我尤其关注“电阻率”这一部分，它在基础电子学中扮演着至关重要的角色，我希望能够了解不同材料的电阻率是如何被测量和理解的，以及它们在实际应用中可能带来的挑战和机遇。而“热电功率”，则让我联想到如何利用温度差来产生电能，这对于能源的有效利用和回收具有重要的意义。我期待这本书能够提供关于热电效应的深度分析，包括其潜在的应用前景。最后，“光学性质”则直接关系到我们如何感知世界，我希望书中能够解释不同材料如何与光相互作用，以及这些相互作用如何影响其颜色、透明度等特性。如果这本书能够提供一些关于实验方法的细节，或者一些对未来研究方向的展望，那将是我非常乐于看到的。

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作为一名长期从事材料科学研究的工程师，我一直关注着新能源和先进材料的交叉领域。这本书的书名，尤其是“热电功率”和“光学性质”的结合，立刻抓住了我的眼球。我对能够高效地将废热转化为电能的材料，以及能够精准调控光线传播和吸收的材料，有着浓厚的兴趣。我设想这本书可能深入探讨了不同晶体结构、化学组分对材料电热学性能的影响机制，以及这些性能的微观起源。我尤其期待它能提供一些前沿的研究进展，例如在纳米材料、二维材料等领域，关于热电和光学性质的最新发现和应用潜力。从工程师的角度，我更关注的是这些理论知识如何转化为实际应用。因此，如果书中能够包含一些关于材料制备、表征技术，或者实际器件应用的案例分析，那就再好不过了。我希望能从中找到启发，思考如何设计和优化新型材料，以满足日益增长的能源效率和光学器件的需求。即使是一些基础性的原理性阐述，如果能够清晰地解释这些概念是如何相互关联，以及如何被工程师们加以利用的，我也会觉得收获颇丰。这本书对我来说，可能不仅仅是一本理论书籍，更是一本潜在的“工具箱”，能为我的工作提供新的思路和方向。

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