The Fermi Surface pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Oxford University Press

作者:A.P. Cracknell

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1973-08-16

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9780198513308

丛书系列:

图书标签:

• 金属
• 凝聚态物理
• 凝聚态物理
• 费米面
• 电子结构
• 金属物理
• 半导体物理
• 量子力学
• 固体物理
• 拓扑物态
• 材料科学
• 计算物理

《费米面》 一部探索量子世界奥秘的严谨力作 《费米面》并非一本关于宏大宇宙或遥远星系的科幻小说，也不是对某位科学家生平事迹的传记。它是一部深入探究凝聚态物理学核心概念的学术专著，旨在为读者构建一个清晰、准确的费米面理论框架，并揭示其在理解固体材料电子行为方面不可替代的作用。本书将带领读者穿越抽象的理论空间，抵达描绘电子动量分布的生死界线——费米面。 核心概念的深度解析 本书的开篇，作者将从量子力学最基本原理出发，循序渐进地引入多体系统以及电子在晶体中的运动状态。我们将详细探讨布里渊区、能带结构等基础概念，为理解费米面的形成奠定坚实的理论基础。本书不会止步于概念的罗列，而是会深入剖析量子态的填充规律，尤其是对泡利不相容原理的细致讲解，这是费米面存在的根本原因。我们将理解为何在零温极限下，电子会按照能量从低到高的顺序依次占据能量态，并最终形成一个能量的边界。 费米面的定义与特性 《费米面》将费米面的概念清晰地界定为在动量空间中，连接已占据量子态与未占据量子态的能量面。本书将详细阐述费米面的几何形状与材料晶体结构的深刻联系。读者将了解到，并非所有材料都拥有球形或简单的费米面，许多材料的费米面会呈现出复杂的、多连通的形态，这些形态直接反映了材料的对称性和电子的相互作用。我们将通过数学推导和可视化图示，直观地展现不同晶体结构下费米面的可能形状，例如自由电子模型下的球形费米面，以及更复杂的具有多个连接点的费米面。 费米面在材料性质中的作用 本书的核心价值在于阐释费米面如何决定材料的宏观性质。我们将深入探讨费米面与以下关键物理现象的关系： 导电性： 费米面的存在是金属导电性的根本原因。本书将详细解释，为何金属具有良好的导电性，是因为费米面暴露了大量可被外加电场激发的电子态。相比之下，绝缘体和半导体的费米面特点，以及其与导电性之间的关联，也将得到清晰的阐述。 热学性质： 电子在费米面附近的激发对材料的比热等热学性质有显著影响。本书将解析费米面如何影响电子的能量分布，进而影响材料对热量的吸收和传递。 磁性： 许多磁性现象，如顺磁性和抗磁性，都与电子在费米面附近的能级结构和自旋相关。本书将揭示费米面的形状如何影响材料的磁响应。 超导性： 超导现象的微观机制，如库珀对的形成，与费米面附近的电子行为密切相关。本书将对与超导性相关的费米面理论进行深入探讨，为理解超导材料的奇特性质提供理论支撑。 拓扑物理： 近年来，费米面在拓扑材料研究中扮演着越来越重要的角色。本书将介绍如何通过分析费米面的拓扑性质来预测和理解新型拓扑材料的独特量子效应，如表面态和无能隙激发。 计算方法与实验观测 《费米面》不仅关注理论框架，还将介绍用于计算和测量费米面的重要方法。我们将探讨密度泛函理论（DFT）等第一性原理计算方法，展示如何通过这些计算工具来预测材料的费米面结构。同时，本书还将介绍多种实验技术，如角分辨光电子能谱（ARPES）、磁阻振荡、德哈斯-范阿尔芬效应等，解释它们如何提供直接的实验证据来验证理论预测的费米面。通过理论与实验的结合，本书将提供一个全面而深入的视角。 广泛的应用领域 本书所介绍的费米面理论，在众多前沿科学和工程领域都具有至关重要的应用价值。我们将探讨费米面在以下方面的意义： 新材料设计： 通过精确理解和调控费米面的形状，科学家可以设计出具有特定电子和输运性质的新型功能材料，例如高性能半导体、磁性材料、拓扑量子计算材料等。 器件优化： 在半导体器件、传感器、能量转换器等领域，费米面的特性直接影响着器件的性能。理解费米面有助于优化材料选择和器件设计，提升其效率和稳定性。 基础物理研究： 费米面是理解凝聚态物质基本量子行为的基石，对深入探索量子多体物理、相变、临界现象等基础科学问题具有不可替代的作用。 适合的读者 《费米面》是一部面向物理学、材料科学、化学以及相关工程领域的学生、研究人员和专业人士的著作。对于希望深入理解固体材料电子行为的读者而言，本书将提供一个扎实而系统的理论指导。即便读者在初次接触时可能觉得某些概念较为抽象，本书严谨的逻辑、清晰的讲解以及丰富的实例，定能帮助读者逐步掌握这一核心概念，并深刻领会其在现代科学研究中的重要性。本书不回避复杂的数学推导，但始终注重概念的物理意义和直观理解，力求让最前沿的理论触手可及。

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跟CC进行Skype会议的时候，他问我个问题，如果能带是degenerate的话，他们各自的Fermi surface是不是也degenerate呢？我回答不是，如果Fermi surface交叉到一起，而bands所取的path正好经过了这个交叉的地方，那么只从bands是看不出Fermi surface的topology的。但是即使像我们这些已经算是有些experience的人，也很难从Fermi surface中得出更多信息，说白了，我们研究绝缘体和半导体居多，对金属的理解都很幼稚。今天看到这本书，序言题记引用了Allan Mackintosh的一句话：metal is a solid with a Fermi surface。一下子让我想起了在DUT做报告时别人给我的问题。

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跟CC进行Skype会议的时候，他问我个问题，如果能带是degenerate的话，他们各自的Fermi surface是不是也degenerate呢？我回答不是，如果Fermi surface交叉到一起，而bands所取的path正好经过了这个交叉的地方，那么只从bands是看不出Fermi surface的topology的。但是即使像我们这些已经算是有些experience的人，也很难从Fermi surface中得出更多信息，说白了，我们研究绝缘体和半导体居多，对金属的理解都很幼稚。今天看到这本书，序言题记引用了Allan Mackintosh的一句话：metal is a solid with a Fermi surface。一下子让我想起了在DUT做报告时别人给我的问题。

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