過渡金屬化合物的物理性能極其豐富,是最重要的一類功能材料。決定其性能多樣性的是多種能量相近的物理效應之間的復雜相互作用,尤其是過渡金屬d電子之間的強關聯作用。本書從強電子關聯最基本的 Hubbard模型出發,跟隨章節的深入,循序漸進地引入更貼合實際的物理效應,例如原子在晶體中的變化、軌道結構、自旋軌道耦合和非整數電子占據等,從而抽絲剝繭地解釋了過渡金屬化合物中多種有序態(例如磁序、軌道序、電荷序)與物理性能(磁性、鐵電性、多鐵性、超導性、金屬 絕緣體轉變)之間的關聯和起源。本書是理解過渡金屬化合物中物理機制和由此導致的重要功能特性的全面總結,是凝聚態物理、材料學等相關領域科研工作者不可或缺的參考書。
目 錄
第１章 固體中局域和巡游電子 １
１．１ 巡游電子和能帶理論 １
１．２ Ｈｕｂｂａｒｄ模型和 Ｍｏｔｔ絕緣體 ４
１．３ Ｍｏｔｔ絕緣體的磁性 ８
１．４ Ｍｏｔｔ絕緣體中電子運動與磁性的相互作用 １０
１．５ 摻雜的 Ｍｏｔｔ絕緣體 １３
１．６ 本章小結 １４
第２章 孤立的過渡金屬離子 １６
２．１ 原子物理基本要素 １６
２．２ Ｈｕｎｄ定則 １８
２．３ 自旋軌道耦合 ２０
２．４ 本章小結 ２２
第３章 晶體中的過渡金屬離子 ２４
３．１ 晶體場劈裂 ２４
３．２ 孤立過渡金屬離子的Ｊａｈｎ Ｔｅｌｌｅｒ效應 ３８
３．３ 高自旋與低自旋態 ４３
３．４ 自旋軌道耦合的作用 ４７
３．５ 過渡金屬化合物中典型晶體結構形成的基本原理 ５２
３．６ 本章小結 ６０
第４章 犕狅狋狋 犎狌犫犫犪狉犱絕緣體與電荷轉移絕緣體 ６３
４．１ 電荷轉移絕緣體 ６３
４．２ 電荷轉移絕緣體中的交換相互作用 ６９
４．３ 小或者負電荷轉移能隙系統 ７０
４．４ Ｚｈａｎｇ Ｒｉｃｅ單態 ７３
４．４．１ ｄ ｐ束縛態，以及ｄ ｐ模型約化為單帶模型 ７３
４．４．２ 包含配體空穴的系統中“真正的”ｐ空穴、交換相互作用和磁態 ７７
４．５ 本章小結 ７９
第５章 交換相互作用和磁結構 ８１
５．１ 絕緣體中的超交換和Ｇｏｏｄｅｎｏｕｇｈ Ｋａｎａｍｏｒｉ Ａｎｄｅｒｓｏｎ規則 ８１
５．２ 雙交換 ９２
５．３ 自旋軌道耦合的作用：磁各向異性、磁致伸縮和弱鐵磁性 ９６
５．３．１ 軌道單態：磁各向異性 ９７
５．３．２ 反對稱交換和弱鐵磁性 ９９
５．３．３ 磁彈耦合和磁致伸縮 １０５
５．４ 未淬滅軌道角動量系統 １０６
５．５ 單態磁性 １０８
５．６ 幾種典型情況中的磁序 １１０
５．６．１ 二分晶格反鐵磁；磁性和結構特征 １１１
５．６．２ ｆｃｃ晶格 １１２
５．６．３ 尖晶石 １１４
５．７ 阻挫磁體 １１７
５．７．１ 三角晶格系統 １１７
５．７．２ 共振價鍵 １１９
５．７．３ 強阻挫晶格 １２３
５．８ 不同類型的磁織構 １２９
５．９ 自旋態轉變 １３１
５．１０ 本章小結 １３３
第６章 協同犑犪犺狀 犜犲犾犾犲狉效應和軌道序 １３８
６．１ 犲ｇ系統中的協同Ｊａｈｎ Ｔｅｌｌｅｒ效應和軌道序 １３９
６．１．１ 格座間耦合的Ｊａｈｎ Ｔｅｌｌｅｒ機制 １４１
６．１．２ 軌道序的超交換機制（“Ｋｕｇｅｌ Ｋｈｏｍｓｋｉｉ模型”） １４４
６．１．３ 軌道序的典型案例 １４６
６．２ 軌道序引起的維數約減 １４９
６．３ 軌道和阻挫 １５１
６．４ 軌道激發 １５３
６．５ 狋２ｇ電子的軌道效應 １５４
６．６ 軌道中的量子效應 １５６
６．７ 本章小結 １５８
第７章 過渡金屬化合物中的電荷序 １６１
７．１ 半摻雜系統中的電荷序 １６３
７．２ 非半摻雜的電荷序 １６５
７．２．１ 摻雜錳酸鹽 １６５
７．２．２ 條紋 １６９
７．３ 電荷序與電荷密度波 １７１
７．４ 阻挫系統中的電荷序：Ｆｅ３Ｏ４及其類似系統 １７３
７．５ 自發電荷歧化 １７５
７．６ 本章小結 １７８
第８章 鐵電、磁電和多鐵材料 １８２
８．１ 鐵電材料的分類 １８２
８．２ 磁電效應 １９０
８．３ 多鐵材料：磁性和電性的獨特結合 １９３
８．３．１ Ⅰ類多鐵 １９５
８．３．２ Ⅱ類（磁性）多鐵 １９６
８．３．３ 多鐵與對稱性 ２０２
８．４ 其他“類多鐵”效應 ２０３
８．５ 本章小結 ２０５
第９章 摻雜關聯系統；關聯金屬 ２０８
９．１ 任意填充能帶下的非簡并Ｈｕｂｂａｒｄ模型 ２０９
９．１．１ 一般特征 ２０９
９．１．２ 部分填充Ｈｕｂｂａｒｄ模型中的磁性 ２１０
９．１．３ 摻雜Ｈｕｂｂａｒｄ模型中最終的相分離 ２１２
９．１．４ Ｈｕｂｂａｒｄ（子）能帶與普通能帶；譜權重轉移 ２１２
９．２ 典型的摻雜過渡金屬氧化物 ２１４
９．２．１ ＣＭＲ錳酸鹽 ２１４
９．２．２ 摻雜鈷酸鹽 ２１７
９．２．３ 銅氧化物 ２１８
９．３ 摻雜 Ｍｏｔｔ絕緣體：正常金屬？ ２２１
９．４ 摻雜強關聯系統的磁性 ２２７
９．５ 摻雜強關聯系統的其他特殊現象 ２２９
９．５．１ 金屬系統中軌道序的改變或抑制 ２２９
９．５．２ 摻雜 Ｍｏｔｔ絕緣體中的自旋阻塞和自旋態轉變 ２３０
９．５．３ 關聯系統中的量子臨界點和非Ｆｅｒｍｉ液體行為 ２３３
９．６ 強關聯系統中的超導 ２３５
９．７ 相分離和非均勻態 ２３９
９．８ 薄膜、表面和界面 ２４４
９．９ 本章小結 ２４９
