Angle and Spin Resolved Auger Emission pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Lohmann, Bernd

出品人:

页数:335

译者:

出版时间:

价格:$ 202.27

装帧:

isbn号码:9783540746294

丛书系列:

图书标签:

• Auger electron spectroscopy
• Angle-resolved spectroscopy
• Spin-resolved spectroscopy
• Surface physics
• Materials science
• Solid-state physics
• Electronic structure
• Vacuum technology
• Spectroscopy
• Thin films

光与物质相互作用的微观图景：深入探索电子态和激发动力学 本书概述 本书旨在为凝聚态物理、原子物理以及材料科学领域的科研人员和高年级研究生提供一本深入且权威的参考书。全书围绕光与物质在原子和分子尺度上的相互作用这一核心主题展开，重点探讨了电子态的结构、激发态的演化以及相关的谱学技术。我们构建了一个从基础量子力学原理到前沿实验观测的完整知识体系，旨在阐明能量和动量转移过程中，物质如何响应外部场的激发，并以光子或电子的形式释放能量。 本书的叙事逻辑清晰，首先奠定理论基础，随后系统介绍一系列关键的微观过程，并结合现代实验技术进行深入剖析。内容聚焦于那些能够揭示电子结构和动力学细节的现象，例如光吸收、光电子发射、能量转移机制，以及如何利用这些过程来表征复杂材料的电子特性。 --- 第一部分：理论基石与量子力学框架 本部分为后续所有讨论建立坚实的理论基础，专注于描述多电子体系的电子结构和激发态的演化。 第一章：多电子体系的量子描述 本章首先回顾了处理多电子体系的必要性，重点引入密度泛函理论（DFT）和多体微扰理论（MBPT）作为计算基态和激发态的两个主要框架。详细讨论了 Kohn-Sham 方程的局限性，并阐述了如何通过引入更精细的交换关联泛函（如 $ ext{HSE}$ 和 $ ext{GW}$ 近似）来准确预测能带结构和电子亲和势。特别关注了对激子效应和电荷转移态的描述，这些是理解光激发过程的关键。 第二章：时变微扰理论与激发态动力学 本章深入探讨了电子体系在时间依赖性外部场（如激光脉冲）作用下的响应。核心内容围绕费克定理和时间演化算符展开。详细推导了描述吸收和发射过程的时间依赖微扰理论，并引入了密度矩阵理论来处理开放量子体系（与环境热浴耦合）的弛豫和退相干过程。着重分析了弛豫时间、相干时间的概念及其对谱线线宽的影响。 第三章：对称性与选择定则 对称性分析是理解物理过程选择性的基石。本章系统回顾了群论在晶体和分子体系中的应用，特别是点群和空间群。通过操作群的不可约表示，推导出不同光子能量下允许的跃迁类型（如电偶极、磁偶极、四极跃迁）。强调了动量守恒在晶体中对光致激发过程的严格限制，为后续章节中解释吸收边和发射谱的形状提供必要的工具。 --- 第二部分：能量输入与电子激发：光吸收与光致发射 本部分将理论框架应用于实际的物质激发过程，重点分析入射光如何转化为电子的内部能量，以及这些能量如何以光的形式重新释放。 第四章：光吸收谱的解析 光吸收是研究电子结构最直接的手段之一。本章详细分析了光学导率与电子态密度的关系，特别是玻恩近似下吸收系数的计算。重点讨论了材料中常见的吸收特征：带间跃迁、带内跃迁以及缺陷诱导的吸收。通过分析吸收边（Absorption Edge）的形状（如Urbach尾、库伦拖曳效应），深入剖析了材料的晶格振动和电子-声子耦合的强度。 第五章：光致发光（Photoluminescence, PL） 光致发光是电子从激发态弛豫回基态时辐射光子的过程。本章将PL分解为荧光（Fluorescence）和磷光（Phosphorescence），并从斯托克斯偏移（Stokes Shift）的角度讨论了电子-声子耦合对发射能量的影响。详细阐述了时间分辨光致发光（TRPL）技术，用于测量载流子的寿命、复合机制（如单分子态、三线态间的系间窜越）。分析了在半导体量子点和钙钛矿材料中常见的表面态和缺陷态导致的非辐射复合。 第六章：非线性光学效应的初探 随着高强度激光技术的成熟，非线性光学效应成为研究高能激发和瞬态过程的关键。本章引入高阶极化率张量，系统阐述了二次谐波产生（SHG）、和频产生（FWM）等过程。重点讨论了这些效应如何依赖于材料的非中心对称性，以及它们如何用于探测界面和亚微米尺度的结构不对称性。 --- 第三部分：超快动力学与时间分辨技术 现代物理学的研究已迈入飞秒和阿秒尺度，本部分关注如何利用时间分辨技术捕捉电子的瞬时行为。 第七章：超快激光脉冲的产生与表征 本章介绍了克尔透镜锁模等先进技术在产生具有极短脉冲宽度激光源中的应用。详细讨论了脉冲的群速度色散（GVD）和群速度延迟（GVD）的表征方法，如频率分辨光学栅（FROG）和啁啾脉冲对（COCP）技术。理解脉冲的精确时域和频域结构，是进行时间分辨实验的先决条件。 第八章：瞬态吸收谱（Transient Absorption Spectroscopy, TA） 瞬态吸收谱（TA）是研究电子在激发后如何演化的核心工具。本章详述了TA实验的原理，包括泵浦（Pump）脉冲诱导激发和探测（Probe）脉冲测量光谱变化的过程。重点分析了TA谱中常见的特征信号：光吸收信号（激发态吸收，ESA）和光漂白信号（Ground State Bleaching, GSB）。通过分析这些信号的时间演化，可以精确解耦多个竞争性的弛豫路径，如载流子的扩散、热化、复合速率以及相变动力学。 第九章：载流子弛豫与能量耗散 电子被激发到高能级后，必须通过能量耗散过程返回到平衡态。本章专注于电子-电子相互作用和电子-声子耦合在能量传递中的作用。讨论了载流子热化过程（通常在皮秒内完成）以及随后通过声子散射导致的能量冷却。引入了拟合模型来区分这些不同的弛豫机制，并探讨了这些过程在不同维度材料（如二维材料）中的特殊表现。 --- 第四部分：探测电子态的谱学工具 本部分详细介绍了那些直接或间接用于解析电子态的先进谱学方法，强调了它们的物理图像和信息获取能力。 第十章：X射线吸收谱（XAS）与结构探测 X射线吸收谱是探究原子局部环境和电子结构敏感性的强大工具。本章详细阐述了近边吸收结构（NEXAFS/XANES）如何反映价态和轨道杂化，以及扩展吸收边微结构（EXAFS）如何提供精确的键长和配位数信息。重点讨论了如何利用软X射线，特别是软X射线吸收谱（SXAS），来选择性地探测特定元素（如C K边、O K边）的电子跃迁，从而揭示化学键的本质。 第十一章：电子能量损失谱（EELS） 电子能量损失谱（EELS）通过分析透射电子束穿过样品时损失的能量来获取信息，具有极高的空间分辨率。本章深入讲解了EELS信号的物理起源，包括等离子体振荡、电子跃迁和核激发现象。特别关注了高分辨率EELS（HR-EELS）在分析材料纳米尺度上的电子带边、局部电子密度变化以及化学配位环境的潜力。 第十二章：隧道谱学与态密度测量 隧道效应是量子力学中一个重要的现象，隧道谱学（如扫描隧道显微镜，STM）提供了原子尺度的电子态成像能力。本章系统回顾了费层导纳（$dI/dV$）谱与态密度（DOS）之间的直接关系，并讨论了量子尺寸效应在超薄膜中的体现。此外，还将介绍反弹/背散射电子在探测表面重构和薄膜厚度测量中的应用。 --- 结论：集成方法与未来展望 本书的最后，对如何综合运用上述理论和实验工具来解决复杂的材料科学问题进行了总结。展望了在极端条件（如高压、低温）下，以及在研究拓扑材料和强关联体系中，这些光与物质相互作用研究的未来发展方向，特别是阿秒物理如何解锁对电子运动的实时观测。 本书旨在成为一本结构严谨、内容深入的参考手册，帮助读者掌握从基本原理到前沿应用的完整知识链条，以期在各自的研究领域取得突破。

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