具体描述
表面物理学的基石：凝聚态物质的结构探秘 书名： 凝聚态物质的界面结构与电子态：从基础理论到前沿应用 作者： [此处可填写虚构的资深物理学家姓名，例如：张伟 教授，李明 博士] 出版社： [此处可填写虚构的知名学术出版社名称，例如：普林斯顿大学出版社或剑桥大学出版社] --- 内容简介 本书旨在为凝聚态物理、材料科学、固体物理学以及相关交叉学科的研究人员、高级本科生和研究生提供一个全面而深入的视角，聚焦于凝聚态物质的界面结构、表面电子态及其与宏观性质之间的内在联系。本书不涉及低能电子衍射（Low-Energy Electron Diffraction, LEED）的具体技术细节和理论框架，而是将重点放在利用其他互补的、高分辨率的探测技术，如扫描隧道显微镜（STM）、时间分辨光电子能谱（TRPES）、X射线吸收精细结构（XAFS）以及同步辐射光辅助的表面散射技术，来解析和理解凝聚态体系在原子尺度上的复杂行为。 本书建立在坚实的量子力学和固体物理学基础之上，逐步深入到表面和界面的特有物理现象。我们清晰地阐述了凝聚态系统的周期性、破缺的对称性以及界面如何诱导出全新的电子行为和结构重构。 第一部分：理论基础与宏观视角下的表面现象 第一部分首先回顾了体相材料的电子结构理论，重点过渡到表面电子的局域化效应和表面能的概念。 第一章：凝聚态物理的微观基石回顾 本章复习了布洛赫定理、能带结构理论在三维晶体中的应用，并引入了表面边界条件的引入如何导致表面态和表面重构。我们详细讨论了如何使用密度泛函理论（DFT）计算体相材料的电子结构，并强调了DFT在处理具有周期性界面体系（如范德华异质结构）时的局限性与改进方法，例如考虑长程的范德华相互作用。 第二章：热力学与结构动力学 本章关注表面在非零温度下的行为。我们探讨了表面张力、表面能密度以及晶面选择性。重点讨论了表面重构的驱动力，包括弛豫、旋转和滑移等基本过程。此外，还深入分析了相变在二维界面上的表现，例如二维材料的岛状生长动力学和薄膜的应力演化。 第二部分：高空间分辨率的结构解析技术 本部分将重点介绍那些能够提供原子级空间分辨信息的先进表征手段，这些手段与LEED在信息获取的侧重点上形成互补。 第三章：扫描隧道显微镜（STM）的原理与应用 STM作为最强大的表面成像工具之一，在本章中占据核心地位。我们详细解析了隧道电流的量子力学基础、针尖效应以及如何通过薛定谔方程的数值解来模拟隧道电流。重点讨论如何利用恒流模式和恒高模式获取表面形貌，以及如何结合扫描隧道谱学（STS）来分辨局域态密度（LDOS）的能量分布，从而揭示表面缺陷和吸附位点的电子性质。 第四章：X射线吸收与散射技术在界面分析中的角色 本章聚焦于X射线技术如何提供元素特异性和深度依赖性的信息。我们深入探讨了近边吸收结构（XANES）和扩展边吸收精细结构（EXAFS）的物理起源，阐明它们如何用于确定吸附原子或薄膜沉积层的局部几何构型、配位数和键长。同时，我们介绍了掠入射X射线衍射（GIXD）在解析薄膜晶格常数、应变以及界面的层状结构信息方面的优势。 第五章：原子探针层析成像技术 介绍聚焦离子束（FIB）结合透射电镜（TEM）制样技术，以及原子探针层析成像（APT）技术。重点阐明APT如何实现三维原子尺度的化学态和空间分布的重建，尤其适用于分析多层异质结中的界面扩散和化学不均匀性。 第三部分：表面电子态的动态与能谱表征 本部分转向电子态本身，探讨如何利用先进的光谱学方法揭示界面的电子输运和激发行为。 第六章：光电子能谱学的高阶应用 本章详细阐述了紫外光电子能谱（UPS）和X射线光电子能谱（XPES）在确定功函数、价带结构以及化学态偏移方面的精确应用。我们特别强调了角分辨光电子能谱（ARPES）在直接“绘图”二维电子气（2DEG）的色散关系中的不可替代性，以及如何利用它来识别界面诱导的费米面重构和拓扑边界态。 第七章：时间分辨技术揭示电子动力学 为了理解电子在界面处的弛豫和能量转移过程，本章引入了超快科学。我们探讨了时间分辨光电子能谱（TRPES）如何测量电子寿命、超快能带转移和非热电子分布。讨论了电子-电子散射、电子-声子耦合在界面的增强效应，以及如何利用飞秒激光脉冲来激发和探测界面激子的形成与湮灭动力学。 第八章：自旋相关的电子结构探究 对于磁性材料和自旋电子学体系，理解界面对电子自旋态的影响至关重要。本章集中讨论自旋极化光电子能谱（SP-PES）和X射线磁性圆二色性（XMCD）。详细解析了如何利用这些技术来确定界面磁各向异性、层间交换耦合以及表面磁有序的温度依赖性。 第四部分：界面工程与前沿系统 最后一部分将理论和技术应用于前沿的材料系统，展示界面结构控制如何驱动功能实现。 第九章：范德华异质结的界面物理 深入探讨由二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）堆叠而成的范德华异质结。关注层间耦合模式、扭转角（Twist Angle）对能带的调控（如魔角石墨烯中的平带现象），以及如何通过电场调控界面电荷转移和超导电性的产生。 第十章：催化与电化学界面的结构敏感性 本章将焦点转向动态的、受环境影响的界面。我们分析了电化学双电层结构如何影响催化反应的能垒。通过原位/准原位（In-situ/Operando）的XAFS和STM研究，阐明活性位点在反应条件下的结构演变和电子态变化，强调了界面结构对反应选择性和效率的决定性影响。 --- 本书特色： 本书摒弃了对单一技术（如LEED）的过度依赖，而是强调多技术互补的综合分析策略。通过深入的理论阐述和对实际实验数据的批判性解读，本书旨在培养读者理解复杂界面体系的结构-性质关系的系统性思维。内容涵盖从基础的量子力学模型到最尖端的超快时间分辨谱学，是理解现代凝聚态物质界面科学的必备参考书。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 onlinetoolsland.com All Rights Reserved. 本本书屋 版权所有