具体描述
This book contains contributions on some of the most important and current topics on the physics of low dimensional systems. The main emphasis is on the magnetic properties of surfaces, thin films, and atomic clusters. State-of-the-art techniques are discussed in detail. Techniques for the production and measurement of nanostructures are discussed, and pioneering contributions on the effect on health of these particles are presented. Important studies on semiconductor nanostructures are addressed as well as aerosol systems.
好的，这是一本关于凝聚态物理中二维材料、拓扑绝缘体和低维结构电子输运特性的深度专业书籍的简介，旨在涵盖该领域前沿研究的广度和深度。 --- 凝聚态物理前沿：低维与拓扑体系的量子输运与新奇物性 书籍概述 本书深入探讨了凝聚态物理学中几个最为活跃和前沿的领域：低维材料（如二维材料、量子阱）的电子结构、拓扑材料的独特量子特性，以及在这些体系中实现的电子输运和磁性现象。本书旨在为研究生、科研人员及相关领域的工程师提供一个系统、深入且高度专业的知识框架，涵盖从基础理论到最新实验进展的全面分析。 全书结构严谨，内容涵盖量子力学在多体系统中的应用，聚焦于材料维度降低所引发的全新物理现象——如量子尺寸效应、朗道能级、狄拉克锥的形成，以及拓扑保护的无耗散输运。本书不仅强调理论模型的建立与求解，也紧密结合了现代实验技术（如扫描隧道显微镜、角度分辨光电子能谱等）对这些体系的表征。 第一部分：低维电子系统的基础与量子尺寸效应 第一章：晶体能带理论在低维系统中的修正 本章从传统的块体晶体能带理论出发，系统阐述了维度约束（从三维到二维、一维）如何深刻影响电子的能带结构和密度之分。重点讨论了量子阱（Quantum Wells）、量子线（Quantum Wires）和量子点（Quantum Dots）的能级离散化与量子限制效应的精确数学描述。详细分析了有效质量近似在低维框架下的适用性及其局限性，并引入了紧束缚模型（Tight-Binding Model）来描述局域电子行为。 第二章：二维材料的电子结构：石墨烯与过渡金属硫化物 本章将石墨烯作为二维（2D）系统的典范进行深入剖析。详细推导了石墨烯中狄拉克方程的有效哈密顿量，解释了零带隙特性、线性色散关系以及电子的“狄拉克费米子”行为。随后，扩展到其他重要的二维材料家族，如过渡金属硫化物（TMDs，如 $ ext{MoS}_2$, $ ext{WSe}_2$），讨论了它们从半导体到光电活性材料的转变，及其依赖层数的带隙调控机制。 第三章：低维系统中的电子输运基础 本章聚焦于低维结构中的电荷和能量输运机制。系统讲解了玻尔兹曼输运方程在低维条件下的简化与应用，重点探讨了弹道输运（Ballistic Transport）与扩散输运的判据。深入讨论了界面散射、晶格振动（声子）散射在限制维度内的增强效应，以及量子电导的精确量化（Landauer-Büttiker公式在多通道系统中的扩展）。 第二部分：拓扑材料的量子几何与边缘态 第四章：拓扑不变量与能带拓扑分类 本部分是本书的核心和前沿主题。从数学拓扑的角度引入贝里相位（Berry Phase）和贝里曲率（Berry Curvature），阐述其在电子能带结构中的物理意义。详细介绍K-理论（K-theory）和拓扑不变量（如Chern数、$mathbb{Z}_2$ 拓扑不变量）如何对材料进行分类，包括拓扑绝缘体（TI）、拓扑半金属和拓扑超导体。 第五章：拓扑绝缘体：二维与三维体系 本章专门针对拓扑绝缘体进行详尽分析。首先，在二维体系中（如HgTe量子阱），详细推导了倒序能带结构（Band Inversion）的条件，并解释了$mathbb{Z}_2$ 拓扑不变量如何保证时间反演对称保护的狄拉克表面态。随后，扩展到三维拓扑绝缘体（如$ ext{Bi}_2 ext{Se}_3$），分析其表面态的螺旋自旋结构和对磁性掺杂的敏感性。 第六章：拓扑半金属：狄拉克和外尔费米子 本章探讨零带隙拓扑材料——拓扑半金属。系统分析了狄拉克半金属（如石墨）中的费米点简并和其保护机制。重点阐述了外尔半金属（Weyl Semimetals）中手性异常（Chiral Anomaly）的产生，以及外尔点的保护机制。通过费米弧（Fermi Arcs）和鼓点效应（Fermi Drumhead）等独特的表面和边缘现象，展示了外尔物理在凝聚态系统中的新奇表现。 第三部分：低维与拓扑系统的相互作用：新奇量子现象 第七章：自旋-轨道耦合（SOC）在低维体系中的关键作用 本章深入探讨强自旋-轨道耦合如何成为调控拓扑性质和电子自旋自由度的关键因素。分析了在量子阱和二维TMDs中，SOC导致的自旋劈裂和外尔点形成机制。特别是针对非中心对称材料，讨论了Rashba效应和Dresselhaus效应如何对电子的动量和自旋进行耦合，进而影响输运。 第八章：拓扑材料中的磁性与量子反常霍尔效应 本章讨论了如何通过引入磁性来打破时间反演对称性，从而实现更具功能性的拓扑态。核心内容是量子反常霍尔效应（QAHE），即在零外磁场下观察到的精确量化霍尔电导。详细分析了磁性掺杂如何诱导边缘态的拓扑非平庸性，以及霍尔电导的量子化机制（Chern数）。 第九章：非平庸拓扑态的输运测量与实验前沿 本章回顾了实验上验证上述理论预测的关键技术与发现。讨论了如何利用扫描隧道显微镜（STM）解析局域态密度（LDOS），如何利用角度分辨光电子能谱（ARPES）直接成像狄拉克锥和表面态。重点分析了霍尔效应测量、磁输运测量如何确定拓扑相的边界，并展望了基于低维拓扑材料在自旋电子学和量子计算中的潜在应用。 --- 读者对象与学习目标： 本书内容基于扎实的数学和物理基础，适合具有固体物理或量子力学背景的研究生和博士后。阅读本书后，读者将能够掌握分析和理解低维系统和拓扑材料中复杂电子行为所需的全部理论工具，并能独立评估和设计前沿的物理实验。本书的深度和广度确保了其作为该领域权威参考书的地位。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.wenda123.org All Rights Reserved. 图书目录大全 版权所有