Nanomagnetism and Spintronics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Shinjo, Teruya 编

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2009-9

价格:742.48元

装帧:

isbn号码:9780444531148

丛书系列:

图书标签:

• 纳米磁性
• 自旋电子学
• 磁性材料
• 纳米材料
• 自旋物理
• 凝聚态物理
• 电子学
• 纳米技术
• 材料科学
• 物理学

《凝聚态物理前沿：新颖量子材料的制备与表征》 内容简介 本书聚焦于当前凝聚态物理研究中最具活力和前瞻性的领域之一：基于新型低维和复杂氧化物体系的量子材料的合成、结构调控及其奇特电学、磁学和输运性质的深入探索。我们旨在提供一个全面且深入的视角，涵盖从基础理论框架到尖端实验技术的应用，为该领域的研究人员、高年级本科生和研究生提供一份详实的参考指南。 全书结构严谨，共分为六大部分，二十章内容，层层递进，力求展示该领域从微观机制到宏观现象的完整研究链条。 --- 第一部分：基础理论与材料平台构建 (Fundamental Theory and Material Platform Construction) 本部分首先回顾了理解复杂电子系统所需的关键理论工具，重点阐述了电子关联效应、低维结构中的量子限制以及晶格畸变与电子态耦合的物理图像。 第一章：强关联电子体系的微观描述 本章详细介绍了Hubbard模型及其在描述电子-电子相互作用中的核心作用。重点探讨了平均场理论的局限性，并引入了更精确的数值方法，如量子蒙特卡洛（QMC）和密度矩阵重整化群（DMRG）在研究低维和二维电子系统中的应用。特别关注了晶格几何结构如何影响关联强度的有效参数。 第二章：复杂氧化物薄膜的界面物理 本章深入探讨了利用分子束外延（MBE）和脉冲激光沉积（PLD）技术构建异质结的原理。核心内容集中在界面处产生的“人工晶格”效应，特别是LaAlO$_{3}$/SrTiO$_{3}$（LAO/STO）界面导电性的起源。分析了电荷转移、晶格应变和轨道重构如何共同决定界面电子的能带结构和对称性破缺。 第三章：拓扑材料的分类与能带反转 本章系统梳理了拓扑绝缘体和拓扑半金属的分类标准，包括基于时间反演对称性和晶格对称性的拓扑不变量。详细阐述了强自旋轨道耦合（SOC）如何导致能带反转，从而在材料体相中打开拓扑保护的表面态。本章还讨论了二维狄拉克/Weyl半金属的实验识别方法，如角度分辨光电子能谱（ARPES）对狄拉克锥的直接观测。 --- 第二部分：新型电子和声子输运测量技术 (Novel Electronic and Phonon Transport Measurement Techniques) 本部分转向实验方法学，介绍用于解析量子材料中复杂输运现象的前沿技术。 第四章：低温高场下的多物理量耦合测量 本章聚焦于实现极低温（mK级别）和高压（GPa级别）下同步电输运、磁化率测量的精密仪器设计。详细讨论了如何在高磁场下分辨出量子振荡现象（如SdH效应），并分析了晶格振动（声子）对电子输运的热学影响，特别是热电输运的塞贝克系数的精确测量技术。 第五章：飞秒级超快光谱探测 探讨了利用飞秒激光激发材料，通过时间分辨光电发射光谱（TR-ARPES）和太赫兹（THz）光谱来追踪电子能带弛豫、超快相变和准粒子寿命的方法。重点解析了如何利用泵浦-探测实验区分不同时间尺度下的电子-电子、电子-声子和电子-缺陷散射过程。 第六章：扫描隧道显微镜（STM）的谱学应用 本章详细介绍了如何利用STM的花样隧道谱（STS）技术，在原子尺度上直接成像材料的局部态密度（LDOS）。探讨了如何通过尖端形貌控制和偏压调制，探究电子配对对称性、缺陷态的电子结构以及二维材料的局域磁序。 --- 第三部分：关联氧化物中的电荷-轨道-自旋耦合 (Charge-Orbital-Spin Coupling in Correlated Oxides) 本部分是全书的核心，深入研究了多自由度耦合在复杂氧化物中涌现的奇异物态。 第七章：轨道有序与电子晶格效应 阐述了过渡金属氧化物中未占据d轨道或f轨道的空间排布如何形成轨道有序态（如Jahn-Teller效应）。通过对锰酸盐（Manganites）和镍酸盐（Nickelates）的分析，展示了轨道涨落如何影响电荷跳跃和磁性，以及应变调控对轨道有序相图的重构作用。 第八章：电荷密度波（CDW）的动力学与拓扑结构 本章聚焦于材料中电荷密度波的形成、稳定性和弛豫机制。讨论了Peierls不稳定性和电子关联驱动的CDW之间的区别。重点分析了利用STM观测到的“莫尔条纹”结构，以及CDW的破碎化和拓扑缺陷（如斯格明子-like结构）的特性。 第九章：多铁性材料中的电磁耦合 研究铁电性与磁性的共存与耦合现象。分析了应变工程如何通过介电弹性效应调控磁序的转变温度。详细讨论了如何利用电场控制磁化强度（电控磁性）以及磁场诱导的电极化，为信息存储技术提供新的思路。 --- 第四部分：低维体系中的量子限域效应 (Quantum Confinement Effects in Low-Dimensional Systems) 本部分转向一维和二维体系，探讨量子尺寸效应对电子特性的深刻影响。 第十章：二维过渡金属硫化物（TMDs）的电子结构 深入探讨了MoS$_{2}$、WSe$_{2}$等二维材料的晶体场分裂和激子行为。重点分析了从体相到单层转变过程中，直接带隙到间接带隙的演变，以及强库仑相互作用导致的超长寿命激子态的特性。 第十一章：单层范德华异质结中的能带排列 探讨了如何通过堆叠不同类型的二维材料（如石墨烯、氮化硼和TMDs）来精确设计其能带排列。重点分析了Moiré超晶格的形成及其对电子局域化、平带的产生和超导配对的影响。 第十二章：量子点与量子线的能级离散化 阐述了III-V族半导体量子点中，由于极小尺寸导致的无限深势阱模型。分析了量子限域效应对发射光谱、激发态寿命和单光子发射特性的影响，及其在量子信息领域的应用潜力。 --- 第五部分：非常规超导电性与拓扑边界态 (Unconventional Superconductivity and Topological Boundary States) 本部分集中探讨非传统机制介导的超导现象及其与拓扑性质的交织。 第十三章：重费米子体系中的电子配对 深入研究了稀土和锕系元素化合物中，由局域磁矩和导带电子的强耦合（杂化）导致的非常规超导电性。分析了量子临界点附近配对机制的复杂性，并讨论了非平庸拓扑超导的实验证据。 第十四章：铁基超导体中的嵌套与嵌套效应 详细讨论了铁基化合物中由Fermi面嵌套导致的旋激发。分析了由反铁磁序的抑制所诱导的“泡泡”型超导空穴池的形成，以及其配对对称性（如$s^{pm}$波）的实验判据。 第十五章：拓扑超导体中的马约拉纳费米子 本章侧重于理论预测和实验探测拓扑超导体中零能模式——马约拉纳费米子（Majorana Fermions）。讨论了如何通过半导体纳米线与超导体的近邻效应，以及在铁基超导体中寻找非阿贝尔统计准粒子的方法。 --- 第六部分：磁性材料中的拓扑磁结构 (Topological Magnetic Structures in Magnetic Materials) 最后一部分关注磁性拓扑结构，这是磁学与拓扑物理交叉的前沿领域。 第十六章：斯格明子（Skyrmions）的产生与动力学 全面介绍斯格明子作为拓扑保护的非共面磁结构在材料中的形成条件（如Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，DMI）。重点讨论了斯格明子的拓扑荷、拓扑质量以及在电场或电流驱动下的稳定运动行为。 第十七章：磁拓扑绝缘体与界面磁化 研究在拓扑绝缘体表面引入铁磁序后所产生的量子反常霍尔效应（QAHE）。分析了磁化翻转是如何影响表面态的开闭，并讨论了如何利用磁性层与拓扑材料的界面效应来增强Chern数。 第十八章：反铁磁体中的宇称-时间对称性 探讨了反铁磁（AFM）材料中，虽然宏观磁矩为零，但其宇称-时间（PT）对称性在特定的磁结构下可能被精确恢复。分析了如何利用超快激光技术诱导反铁磁序的瞬态激发，及其对自旋输运的影响。 第十九章：磁斯格明子晶格的拓扑保护机制 深入分析了不同晶体结构中斯格明子晶格的几何拓扑性质，包括其对晶格缺陷和热涨落的抵抗能力。对比了螺旋相和反铁磁斯格明子之间的区别，并评估了其作为信息载体的潜力。 第二十章：新型阻变存储器（RRAM）的物理机制 最后，本章将前述的电荷、缺陷和电场调控知识应用于新兴存储技术。分析了氧化物材料中氧空位迁移和界面电荷陷阱在电导切换现象中的作用，并探讨了如何利用多铁性耦合来提高存储密度和能效。 --- 本书通过跨越材料科学、凝聚态理论和先进实验技术的综合视角，为读者构建了一个理解复杂电子系统和新兴量子现象的完整知识体系。所涵盖的材料体系和物理效应均代表了当前该领域研究的最前沿。

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