固体中的介电弛豫

出版者:西安交大

作者:A.K.琼克

页数:380

出版时间:2008-2

价格:50.00元

isbn号码:9787560527062

具体描述

《固体中的介电弛豫(影印版)》是研究固体中介电弛豫现象的专著，被电介质领域的许多研究者奉为经典。作者提出在所有固体介质中存在普适的分数指数弛豫定律，其观点在学术界经历了从不被理解到广泛接受的曲折过程。书中介绍了介质极化的基础知识和介电函数的表述方法，在此基础上讨论了几种理想化模型的的动态响应特征，结合频域响应和时域响应的多种实验现象，总结提出了介电弛豫的多体普适模型。

《固体中的介电弛豫(影印版)》行文流畅、简明扼要，可作为物理、电子、材料、电气等相关专业的教师、研究生和科研人员的参考书。精读此书有助于深入、全面地理解电介质、半导体、电池及其他电子元器件测量中的实验结果。

作者简介

A．K．琼克，(A．K．Jonscher，1922—2005)，生于波兰华沙，1949年在伦敦大学玛丽皇后学院以一级荣誉学士学位毕业，并在该校Harry Tropper教授的指导下于1952年获得博士学位，1951年起在GEC研究实验室工作，从事半导体器件物理原理方面的研究工作，1962年以Reader身份加入伦敦大学切尔西学院，1965年成为固态电子学教授，1987年成为伦敦大学皇家霍洛威与贝德福德斯学完荣誉教授，1990年受邀担纲IEEE“普适介电响应”杰出怀特海荣誉讲席。琼克教授在介电弛豫研究方面具有很深的造诣，他于1983年和1996年分别出版的学术专著《固体中的介电弛豫》和《普适弛豫定律》，在国际学术界享有盛誉。

目录信息

PrefaceUseful Physical ConstantsChapter 1INTRODUCTION 1.1 Dielectrics and insulators 1.2 The nature of dielectric response 1.3 The purpose and scope of the present treatment References to Chapter 1Chapter 2 THE PHYSICAL AND MATHEMATICAL BASIS OF DIELECTRIC POLARISATION 2.1 Charges, dipoles and chemical bonds 2.2 Dielectric polarisation 2.3 Polarisation in static electric fields a) Orientational polarisation - freely floating dipoles b) Molecular polarisability - induced dipole moment c) Orders of magnitude of dipole moments and polarisabilities d) Polarisation by hopping charge carriers 2.4 Effect of particle interactions 2.5 Time-dependent dielectric response 2.6 Frequency-domain response 2.7 Permittivity, conductivity and loss 2.8 Kramers-Kronig relations Appendix 2.1 Fourier transform of the convolution integral Appendix 2.2 Computer programs for Kramers-Kronig transformation C--* G and G--* C References to Chapter 2Chapter 3 PRESENTATION OF DIELECTRIC FUNCTIONS 3.1 Introduction 3.2 Admittance, impedance, permittivity 3.3 More complicated equivalent circuits i) Series R-C in parallel with C~ ii) Resistance in series with parallel G--C combination iii) Capacitance in series with parallel G--C combination iv) Two parallel circuits in series v) Distributed R-C line 3.4 Summary of simple circuit responses 3.5 Logarithmic impedance and admittance plots 3.6 The response of a "universal" capacitor 3.7 Representation in the complex permittivity plane 3.8 Representation of the temperature dependence Appendix 3.1 Time domain, rotating vectors and frequency domain Appendix 3.2 Inversion in the complex plane References to Chapter 3Chapter 4 THE DYNAMIC RESPONSE OF IDEALISED PHYSICAL MODELS 4.1 Introduction 4.2 The harmonic oscillator 4.3 An inertialess system with a restoring force 4.4 Free charge carriers with collisions 4.5 Dipoles floating in a viscous fluid 4.6 Charge hopping between two potential wells 4.7 Dielectric phenomena in semiconductors i) Semiconductor materials ii) Schottky barriers and p-n junctions iii) Charge generation~recombination processes iv) Trapping phenomena 4.8 Diffusive transport 4.9 Concluding comments Appendix 4.1 The complex susceptibility of an inertialess system with a restoring force Appendix 4.2 Relaxation of "free" charge References to Chapter 4Chapter 5 EXPERIMENTAL EVIDENCE ON THE FREQUENCYR ESPONSE 5.1 Introduction 5.2 Near-Debye responses 5.3 Broadened and asymmetric dipolar loss peaks a) Polymeric materials b) Other dipolar systems c) Dipolar response at cryogenic temperatures d) Characterisation of dielectric loss peaks 5.4 Dielectric behaviour of p-n junctions 5.5 Dielectric response without loss peaks a) Charge carriers in dielectric materials b) Alternating current conductivity of hopping charges c) Fast ionic conductors 5.6 Strong low-frequency dispersion 5.7 Frequency-independent loss 5.8 Superposition of different mechanisms 5.9 Survey of frequency response information References to Chapter 5Chapter 6 EXPERIMENTAL EVIDENCE ON THE TIME RESPONSE 6.1 The role of time-domain measurements 6.2 The significance of loss peaks in the time--domain 6.3 The Hamon approximation 6.4 Evidence for inertial effects 6.5 Long-time behaviour in low-loss polymers 6.6 Detection on non-linearities by time--domain measurements 6.7 Contribution of charge carriers to the dielectric response 6.8 Other charge carrier phenomena a) Charge injection and surface potential b) Energy loss arising from the movement of charges c) Dispersive charge flow d) Charge carrier systems with strong dispersion 6.9 Conclusions regarding time--domain evidence a) The presence to two power laws b) The temperature dependence of the universal law c) Limiting forms of response at "zero" and "infinite" times d) The Debye "singularity" e) Time--domain response of the polarisation Appendix 6.1 The minimum duration of charging and discharging Appendix 6.2 Time-domain relaxation and dc conductivity References to Chapter 6Chapter 7 PREVIOUSLY ACCEPTED INTERPRETATIONS 7.1 Introduction 7.2 Distributions of relaxation times (DRT's) 7.3 Distributions of hopping probabilities 7.4 Correlation function approaches 7.5 Local field theories 7.6 Diffusive boundary conditions 7.7 Interracial phenomena and the Maxwell-Wagner effect 7.8 Transport limitation at the boundaries 7.9 The need for an alternative approach References to Chapter 7Chapter 8 THE MANY-BODY UNIVERSAL MODEL OF DIELECTRIC RELAXATION 8.1 The conditions for the occurrence of the universal response 8.2 A descriptive approach to many-body interaction a) The screened hopping model b) The role of disorder in the dielectric response c) The correlated states d) "Large" and "small" transitions 8.3 The infra-red divergence model a) The inapplicability of exponential relaxation in time b) Physical concepts in infra-red divergence c) The Dissado-Hill model of "large" and "small" transitions d) The small flip transitions e) Fluctuations or flip-flop transitions f) The complete analytical development of relaxation 8.4 The consequences of the Dissado-Hill theory a) The significance of the loss peak b) The temperature dependence of the loss peak c) Dipole alignment transitions d) The exponents m and n e) The temperature dependence of the "flat" loss f) The narrow range of ac conductivities 8.5 Clustering and strong low-frequency dispersion 8.6 Energy relations in the many-body theory a) Stored energy in the static and transient regimes b) Transfer of energy to the heat bath c) Dielectric and mechanical loss 8.7 The dynamics of trapping and recombination in semiconductors 8.8 Dielectric diagnostics of materials 8.9 Conclusions Appendix 8.1 The infra-red divergence References to Chapter 8Author IndexSubject index
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用户评价

这本书的封面设计得非常引人注目，那种深邃的蓝色背景配上简洁的白色字体，立刻就给人一种专业而又不失深度的感觉。我是在寻找一些关于材料科学基础理论的书籍时偶然发现它的，起初我对这个名字感到有些陌生，但翻开目录后，我立刻被它清晰的结构和严谨的逻辑所吸引。作者在引言部分就提出了一个非常深刻的问题：在微观尺度上，材料内部的电荷运动是如何影响宏观电学性质的？这种开篇就直击核心的方式，让人对接下来的内容充满了期待。特别是关于高频电场下材料响应的章节，作者用非常直观的类比和详实的数学推导，将那些抽象的概念具体化了。比如，他对“极化过程”的描述，不仅仅停留在教科书式的定义上，而是结合了实际的晶格振动和分子转动，让读者仿佛能“看”到那些微小的粒子是如何在电场作用下发生位移和旋转的。读完前几章，我感觉自己对电介质的理解提升到了一个新的层次，不再是死记硬背公式，而是真正理解了背后的物理机制。这本书的配图也非常精良，很多图表都经过了精心设计，能够极大地辅助理解复杂的物理模型。

我个人最喜欢的是它在探讨“非理想电介质”行为时的处理方式。很多教材往往只是蜻蜓点水般提及这些非理想情况，但这本书却投入了大量篇幅去剖析实际材料中遇到的各种缺陷、杂质和界面效应如何系统地破坏理想模型的预测。作者没有回避这些复杂性，反而将这些“缺陷”视为研究的重点，这才是真正体现了工程实践价值的地方。例如，关于空间电荷积累及其对击穿电压的影响这一章，作者不仅从理论上构建了模型，还结合了实际器件的失效案例进行分析，这种理论与实践的紧密结合，极大地拓宽了我的思路，让我开始思考如何通过材料设计来规避这些不利的弛豫现象。这种批判性思维的培养，比单纯学习知识点本身更加宝贵，让人在阅读过程中不断地进行自我反思和知识重构。

这本书的排版和装帧质量达到了令人赞叹的水准。在这个电子资源唾手可得的时代，一本实体书的纸张选择和印刷质量显得尤为重要。这本书采用了高质量的哑光纸，不仅保护了视力，使得长时间阅读也不会感到眼睛疲劳，而且那些复杂的能带结构图和频谱分析图表，在这样的纸张上呈现出来，线条清晰，色彩过渡自然，没有任何模糊或重影的现象。特别是对实验数据的引用部分，作者似乎非常注重细节，每一个引用的实验结果都有明确的出处和详细的误差分析，这大大增强了论述的可信度。我注意到书后附带的索引做得非常详尽，当你需要回顾某个特定的概念或公式时，可以迅速定位，这对于参考和查阅资料的效率提升是巨大的。总而言之，这本书在物理内容的深度之外，还提供了顶级的阅读体验，体现了出版方对学术著作应有的尊重。

坦白说，这本书的阅读体验可以说是“痛并快乐着”。它的深度是毋庸置疑的，对于那些已经有一定物理或电子工程背景的读者来说，这绝对是一本不可多得的宝典。我特别欣赏作者在处理复杂数学模型时所展现出的耐心和严谨。例如，在讨论特定温度和频率下电荷载流子的动力学行为时，引入的格林函数方法，虽然难度系数很高，但作者的推导过程几乎是手把手地带领你走过每一个关键的代数步骤。这使得即使是初次接触这种高级工具的读者，也能跟上思路。不过，我也必须承认，对于基础知识相对薄弱的读者来说，这本书的门槛确实有点高。我建议初学者最好先啃完一些基础的固体物理教材，再来攻读此书的后续章节。但一旦跨越了这个初期的障碍，你会发现作者在整合不同物理学分支（如统计力学、量子力学和电磁学）方面的功力深厚，真正做到了融会贯通，展现了该领域研究的前沿视角。

这本书的结构安排非常有层次感，它像是一个精心构建的知识金字塔。开篇用非常清晰的脉络介绍了宏观电学现象，然后逐步深入到微观的原子尺度，接着引入了量子力学的工具来描述电荷的本征行为，最后在高阶章节中，将这些基础知识整合起来，去解析如铁电性、弛豫极化等高级现象。这种由浅入深、层层递进的叙事方式，使得读者可以根据自己的理解深度，选择性地吸收信息。对于我而言，最震撼的是它对“时间尺度”的强调，作者清晰地展示了在皮秒、纳秒到秒的不同时间尺度上，主导电介质响应的物理机制是截然不同的，这对于理解瞬态电学过程至关重要。阅读完后，我感觉自己对材料电学特性的理解不再是静态的，而是拥有了一个动态的、随时间演变的完整框架，这对于任何从事新型功能材料研发的人来说，都是至关重要的认知突破。