Current at the Nanoscale pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Durkan, Colm

出品人:

页数:211

译者:

出版时间:

价格:$ 111.87

装帧:

isbn号码:9781860948237

丛书系列:

图书标签:

纳米尺度电流
纳米电子学
纳米材料
电流传输
量子输运
纳米器件
固体物理
电子器件
表面物理
低维材料

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具体描述

As the scale of electronic devices begins to approach the nanometer level, notes Durkan (U. of Cambridge, UK), it is becoming increasingly important to understand the details of electric current (flow in reduced dimensions. In this work, he provides an introductory overview of transport phenomena from the macroscale to the atomic level. Chapters describe the role of quantum level events in traditional resistors and transistors; the quantum nature of current flow (i.e. the relationship between current and voltage and the origins of electrical resistance); the role of geometry, size, and microstructure in determining resistance at the nanoscale; techniques for probing the electrical properties of structures and devices at the nanoscale; heating and electromigration in nanowires; and the emerging field of molecular electronics. Distributed in the US by World Scientific.

好的，以下是一本名为《纳米尺度下的电流》的图书简介，字数约1500字： --- 《原子与电子的交响：纳米尺度下的电流传输与调控》内容简介在二十一世纪的科技前沿，人类对物质的认识已经深入到原子和分子的精细尺度。在这个微观世界中，传统的宏观物理定律往往失效，取而代之的是量子力学效应主导的全新物理现象。《原子与电子的交响：纳米尺度下的电流传输与调控》正是深入探讨这一前沿领域的权威著作。本书旨在为物理学家、材料科学家、电子工程师以及对量子电子学感兴趣的研究人员，提供一个全面、深入且富有洞察力的知识框架。本书的核心聚焦于纳米尺度下电荷载流子的输运机制。当我们把导体的尺寸缩小到数十个甚至几个原子层厚度时，电子的行为不再是简单的经典漂移，而是被量子化的能级、隧穿效应、弹道输运以及局域化现象所深刻影响。本书系统性地梳理了这些现象的理论基础、实验观测手段及其在下一代电子器件中的应用潜力。第一部分：基础理论的重塑全书的开篇部分着重于构建理解纳米尺度电子行为所需的理论基石。不同于传统固体物理中依赖有效质量近似和能带理论的描述，本书从第一性原理计算的角度出发，引入了量子输运理论的核心概念。量子电导的起源：我们详细阐述了Landauer-Büttiker公式在描述单分子和极细导线电导中的普适性。这不仅是对欧姆定律在纳米尺度失效的数学描述，更是连接输运行为与电子态密度的桥梁。读者将深入理解电子如何通过不连续的量子态进行传输，以及传输概率如何由分子或纳米结构与电极之间的耦合强度决定。波函数的相干性与退相干：在极短的长度尺度上，电子的波动性占据主导。本书探讨了电子相干性在纳米结构（如量子点和量子线）中的维持和退化过程。通过对散射机制的细致分析——包括声子散射、杂质散射和电子-电子相互作用——我们揭示了在什么条件下，电子可以实现弹道输运，以及这种理想输运如何被环境噪声和材料缺陷所破坏。特别是，书中对弱局域化（Weak Localization）和反局域化（Anti-localization）现象进行了深入的理论推导和实例分析，这些都是理解二维电子气和低维材料电子特性的关键。第二部分：关键物理现象的深入剖析本书的中间部分深入研究了几个在纳米电子学中具有决定性意义的物理效应。量子隧穿效应的精细调控：隧穿是纳米器件操作的核心机制。我们超越了简单的费米黄金准则，着重分析了非零偏压下的非线性隧穿，以及多势垒结构（如双势垒谐振隧穿二极管，RTD）中的谐振增强效应。书中包含了对扫描隧道显微镜（STM）成像原理的详细讲解，特别是如何利用其原子级尖端来探测局域态密度（LDOS），并实现对单个原子磁矩和电子态的操控。拓扑绝缘体与无耗散输运：随着拓扑材料研究的兴起，本书将相当篇幅用于介绍拓扑表面态的电流传输特性。我们阐述了如何利用时间反演对称性保护的边缘态实现自旋/电荷分离的无耗散输运。这部分内容详述了量子反常霍尔效应（QAHE）和磁性拓扑绝缘体中的电荷-自旋耦合，为设计低功耗、高鲁棒性的信息传输路径提供了新的理论视角。电子的自旋自由度：在自旋电子学领域，本书强调了自旋轨道耦合（SOC）在重金属和二维材料中的关键作用。我们详细分析了Rashba效应和Dresselhaus效应如何影响电子的能带结构，并探讨了自旋霍尔效应（SHE）和逆自旋霍尔效应（ISHE）在高效自旋流生成与检测中的应用。这些机制是实现高效自旋电流与电荷电流相互转换的基础。第三部分：纳米器件中的应用与未来展望本书的最后部分将理论与工程实践紧密结合，探讨了上述物理现象在实际或未来器件中的体现。分子电子学与单分子器件：本书展示了如何将有机分子或生物大分子作为构建电路的基本单元。我们探讨了锚定基团的选择、分子轨道与电极的耦合模式（通过、耦合或绝缘耦合）如何决定分子导线的电导率。书中也涵盖了利用场效应晶体管（FET）结构对分子器件的电荷状态进行电化学调控的方法。新型忆阻器与非冯·诺依曼计算：在超越传统CMOS架构的探索中，本书重点分析了相变存储器（PCM）、铁电隧道结（FEFET）以及离子/电子混合调控器件中的电荷输运机制。我们解释了电阻开关现象背后的电荷/缺陷动力学，并展望了如何利用这些非线性、多稳态的输运特性来实现原位计算和存算一体化架构。实验技术的前沿：为了验证这些微观理论，本书还介绍了当前最先进的实验技术，例如超快激光光谱学在探测电子弛豫时间中的应用，以及扫描开通道（SCM）技术在表征纳米线上电势分布和电荷耗尽区结构中的优势。结论《原子与电子的交响：纳米尺度下的电流传输与调控》不仅是一本教科书，更是一份对未来电子学图景的深度预言。它要求读者不仅掌握基础的量子力学和固体物理知识，更要具备跨学科的思维，将材料科学、量子物理与器件工程融会贯通。本书将为推动下一代超低功耗、高集成度、多功能化的信息处理技术提供坚实的理论支撑和创新的研究方向。 ---