Dissociative Recombination of Molecular Ions pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Larsson, Mats/ Orel, Ann E.

出品人:

页数:390

译者:

出版时间:2008-4

价格:$ 194.36

装帧:

isbn号码:9780521828192

丛书系列:

图书标签:

分子离子
解离复合
质谱
低温等离子体
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碰撞物理
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分子结构

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具体描述

This book was first published in 2008. Dissociative recombination (DR) of molecular ions with electrons is a complex, poorly understood molecular process. Its critical role as a neutralising agent in the Earth's upper atmosphere is now well established and its occurrence in many natural and laboratory-produced plasma has been a strong motivation for studying the event. In this book theoretical concepts, experimental methodology and applications are united, revealing the governing principles behind the gas-phase reaction. The book takes the reader through the intellectual challenges posed, describing in detail dissociation mechanisms, dynamics, diatomic and polyatomic ions and related processes, including dissociative excitation, ion pair formation and photodissociation. With the final chapter dedicated to applications in astrophysics, atmospheric science, plasma physics and fusion research, this is a focused, definitive guide to a fundamental molecular process. The book will appeal to academics within physics, physical chemistry and related sciences.

凝聚态物理前沿：量子隧穿效应在复杂材料中的应用本书聚焦于凝聚态物理领域中一个极其重要且富有挑战性的研究方向：电子在复杂晶格结构和缺陷环境下的量子隧穿行为及其宏观物理效应。本书系统深入地探讨了电子如何跨越能量势垒，在电子结构、输运性质以及功能实现方面展现出迥异于经典描述的量子特性。我们从基础的量子力学原理出发，详细阐述了WKB近似、有限势垒下的精确解以及多维隧穿效应的数学框架，为读者建立起坚实的理论基石。第一部分：理论基础与模型构建我们首先回顾并深化了电子在周期性势场（晶格）和非周期性势场（缺陷、杂质、界面）中薛定谔方程的求解方法。重点分析了以下几个关键模型： 1. 势垒形状与隧穿概率的关系：详细分析了矩形、梯形、高斯型势垒的隧穿系数，并扩展到实际材料中更复杂的、由局部应变和电荷分布决定的非线性势垒廓线。引入了路径积分方法来处理含时和非绝热过程中的隧穿问题。 2. 电子-声子耦合的动力学：探讨了在非绝热过程中，电子与晶格振动（声子）之间的相互作用如何调制隧穿概率。特别关注了费米能级附近的声子辅助隧穿（Polaron效应）在半导体掺杂层中的表现。 3. 多体效应的初步引入：讨论了在电子密度较高的系统中，库仑排斥和多体关联如何重构电子的有效质量和势垒高度，为后续讨论强关联体系打下基础。第二部分：缺陷工程与局域态的隧穿在实际材料中，晶格缺陷是调控电子特性的主要手段。本书将大量的篇幅献给缺陷诱导的局域态及其隧穿行为： 1. 点缺陷与环状缺陷的电子结构：通过第一性原理计算方法（如DFT+U），模拟了空位、间隙原子、反位点等点缺陷对能带结构的影响，并量化了这些缺陷导致的局部势垒降低或增强效应。特别关注了半导体和绝缘体中深能级缺陷的形成能和电荷捕获截面。 2. 界面与异质结中的势垒：详细分析了不同材料界面处能带的阶跃和弯曲所形成的内建电场，及其对载流子（电子和空穴）横向和纵向隧穿传输的控制。应用该知识解释了肖特基势垒在整流和光电转换中的作用机制。 3. 隧穿势垒的动态调控：介绍了利用外部刺激（如电场、应力、光照）来动态改变局域势垒形状和高度的技术，例如在铁电材料和相变材料中实现开关效应。第三部分：宏观输运现象中的隧穿机制本书将理论模型与实验观测紧密结合，解释了在宏观尺度上观察到的、由量子隧穿主导的关键物理现象： 1. 隧穿导电（Tunneling Conductivity）：跳跃导电（Variable Range Hopping, VRH）：深入分析了莫特（Mott）VRH和希普凯斯（Efros-Shklovskii）VRH模型，解释了在低温下无序半导体和玻璃态材料中电子如何通过隧穿机制实现传输。阿伦尼乌斯型输运：在高掺杂或金属-绝缘体转变附近的系统中，分析了电子通过有限高度势垒的热激发隧穿过程。 2. 量子电导与量子点：朗道-班尼斯特（Landauer-Büttiker）公式的推广：阐述了在纳米尺度上，电子传输的量子化特性，以及在量子点和分子结中，通过共振隧穿实现高效率传输的条件。详细讨论了法诺共振在探测材料对称性方面的应用。 3. 扫描隧道显微镜（STM）的物理基础：从最基本的费米黄金定则和转移矩阵方法出发，推导了STM的成像原理，并讨论了如何利用隧道电流的微小变化来解析原子级表面的电子态密度和势垒形貌。第四部分：前沿应用与展望最后，本书展望了隧穿物理在新型器件和前沿材料研究中的应用潜力： 1. 隧道磁阻效应（TMR）与自旋电子学：讨论了电子自旋与局域磁矩相互作用下，穿过磁性势垒的自旋依赖性隧穿（Julliere模型及其扩展），这是现代磁阻随机存取存储器（MRAM）的核心物理。 2. 二维材料中的垂直隧穿：探讨了石墨烯、过渡金属硫化物等二维材料堆叠形成的范德华异质结中，载流子跨层隧穿的独特机制，以及这对超薄晶体管和能量存储设备的意义。 3. 拓扑绝缘体与边界态的隧穿：考察了拓扑边界态如何提供低耗散的隧穿通道，以及如何利用这种拓扑保护来设计更稳健的电子器件。本书面向物理学、材料科学、电子工程等领域的本科高年级学生、研究生以及科研工作者。通过严谨的数学推导和丰富的物理图像，旨在帮助读者深刻理解量子隧穿现象在凝聚态物理复杂体系中的核心地位和广阔应用前景。