Обложка Брандт Н.Б., Чудинов С.М. Электроны и фононы в металлах
Id: 279330

Электроны и фононы в металлах. Изд. 3

URSS. 2022. 336 с. ISBN 978-5-9710-9266-7.
Белая офсетная бумага

Аннотация

Настоящая книга посвящена основным представлениям современной физики металлов. В основу книги положено выяснение связи между различными свойствами металлов и энергетическим спектром электронной и фононной систем. Рассматривается идеальная, не имеющая дефектов кристаллическая решетка, строится модель, описывающая возбужденные состояния системы (фононный спектр), а также взаимодействие двух систем. Изложение проводится без привлечения сложного... (Подробнее)


Оглавление
ВВЕДЕНИЕ5
Часть I. КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА9
Глава 1. Металл как ансамбль сильно взаимодействующих частиц9
§ 1. Образование металла при конденсации нейтральных атомов. Металлическая связь9
§ 2. Металлическая связь и кристаллическая решетка12
§ 3. Общие замечания о характере колебаний атомов в кристаллической решетке14
Глава 2. Колебания кристаллической решетки19
§ 1. Статистика тепловых возбуждений в решетке19
§ 2. Фононы22
§ 3. Колебания одномерной цепочки26
§ 4. Колебания цепочки атомов с двумя и тремя степенями свободы37
§ 5. Изменение закона дисперсии колебаний цепочки атомов при учете взаимодействия с четырьмя ближайшими соседями39
§ 6. Особенности распространения звуковых волн в трехмерных кристаллических решетках42
Глава 3. Фононы44
§ 1. Энергетический спектр фононов в кристаллах44
§ 2. Спектральная плотность акустических фононов51
§ 3. Особенности ван Хова62
§ 4. Плотность состояний оптических фононов66
§ 5. Квазилокальные колебания68
§ 6. Температура Дебая73
Глава 4. Теплоемкость решетки75
§ 1. Энергия тепловых колебаний решетки75
§ 2. Теория теплоемкости Дебая77
§ 3. Модель Эйнштейна79
Глава 5. Ангармонизм колебаний атомов в решетке81
§ 1. Природа энгармонизма81
§ 2. Тепловое расширение тел82
§ 3. Взаимодействие фононов (фонон-фононное рассеяние)85
Часть II. СИСТЕМА ВАЛЕНТНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ93
Глава 1. Электроны в кристаллической решетке 493
§ 1. Электроны в потенциальном ящике93
§ 2. Электроны в металле как ферми-жидкость97
§ 3. Поверхность Ферми104
§ 4. Одноэлектронное приближение105
§ 5. Электрон в поле периодического потенциала. Теорема Блоха107
§ 6. Квазиимпульс электрона в решетке109
§ 7. Зоны Бриллюэна112
§ 8. Экранированный потенциал ионов решетки. Метод псевдопотенциала116
Глава 2. Поверхности Ферми металлов122
§ 1. Зависимость энергии электрона в решетке от его импульса122
§ 2. Построение зон Бриллюэна131
§ 3. Обратная решетка. Метод Вигнера — Зейтца построения 1-й зоны Бриллюэна139
§ 4. Заполнение электронами зоны Бриллюэна143
§ 5. Поверхности Ферми элементов I группы периодической системы Менделеева147
§ 6. Метод Харрисона построения поверхностей Ферми150
§ 7. Общая схема построения поверхностей Ферми. Классификация топологии поверхностей Ферми164
Глава 3. Динамика квазичастиц169
§ 1. Движение электрона в кристаллической решетке. Эффективная масса169
§ 2. Движение квазичастиц в постоянном магнитном поле180
§ 3. Эффективная циклотронная масса квазичастицы190
Глава 4. Рассеяние в электрон-фононной системе200
§ 1. Общее представление о рассеянии электронов200
§ 2. Рассеяние электронов на фононах203
§ 3. Рассеяние электронов на -точечных дефектах208
§ 4. Особенности релаксации электронов при наличии двух каналов рассеяния: упругого и неупругого215
§ 5. Интерференционные квантовые поправки к проводимости218
§ 6. Влияние магнитного поля на интерференционные квантовые поправки223
§ 7. Осцилляционные эффекты в магнитном поле в режиме квантовых поправок к проводимости225
§ 8. Мезоскопика227
Глава 5. Плотность электронных состояний233
§ 1. Электронные системы с квадратичным законом дисперсии233
§ 2. Системы с произвольным законом дисперсии236
§ 3. Электронная теплоемкость241
§ 4. Перенормировка плотности состояний в результате взаимодействия электронов с решеткой242
Глава 6. Квантование энергии электронов в магнитном поле246
§ 1. Электрон в квантующем магнитном поле246
§ 2. Распределение электронов в р-пространстве в присутствии квантующего магнитного поля255
§ 3. Плотность электронных состояний в магнитном поле262
§ 4. Изменение свободной энергии электронной системы в квантующем магнитном поле275
§ 5. Магнитные поверхностные уровни286
§ 6: Магнитный пробой294
Глава 7. Фазовые электронные переходы в магнитном поле304
§ 1. Двухзонный металл в магнитном поле304
§ 2. Образование фазы экситонного диэлектрика при переходе «металл — диэлектрик» в двухзонном металле320
Литература333

Об авторах
Брандт Николай Борисович
Советский и российский физик, специалист в области физики твердого тела и сверхпроводимости. Доктор физико-математических наук. Заслуженный деятель науки РФ, заслуженный профессор МГУ, заслуженный изобретатель СССР, заслуженный соросовский профессор. Почетный доктор нескольких зарубежных университетов, действительный и почетный член нескольких академий наук. Участник Великой Отечественной войны. Награжден 20 орденами и медалями. Трижды лауреат Государственных премий СССР и РФ, двух Ломоносовских премий I степени, Золотой медали им. П. Л. Лебедева и Премии им. Н. Д. Папалекси АН СССР, Премии Минвуза СССР I степени.

Н. Б. Брандт был основоположником нового научного направления в физике твердого тела: исследования комбинированного воздействия сильных магнитных и электрических полей, высокого давления, анизотропных деформаций, радиации и примесей на энергетические спектры веществ при низких и сверхнизких температурах. Он автор 10 учебников и монографий, изданных в СССР и за рубежом, двух крупных научных открытий, внесенных в Государственный реестр открытий СССР, более 30 патентов и изобретений, более 800 научных работ. Основатель одной из самых крупных научных школ России, насчитывающей более 20 докторов и 75 кандидатов физико-математических наук.

Чудинов Сергей Михайлович
Видный советский и российский физик, доктор физико-математических наук. Лауреат Государственной премии СССР. Окончил физический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова. В 1971 г. — кандидат, в 1979 г. — доктор наук. В 1983–1989 гг. — профессор кафедры физики низких температур и сверхпроводимости, а в 1989–1993 гг. заведующий кафедрой кристаллографии и кристаллофизики (позднее — физики полимеров и кристаллов) физического факультета МГУ.

Область научных интересов С. М. Чудинова — электронная теория металлов, полуметаллов и полупроводников. Он автор более 170 научных статей, в том числе в зарубежных изданиях. Вместе с Н. Б. Брандтом награжден Государственной премией СССР в 1982 г. за цикл работ по предсказанию, обнаружению и исследованию бесщелевых полупроводников и экситонных фаз. В соавторстве с Н. Б. Брандтом также подготовил к выходу в свет книги, имевшие международное значение: «Электронная структура металлов» (1973), «Энергетические спектры электронов и фононов в металлах» (1980; в 1990 — 2-е изд. под названием «Электроны и фононы в металлах»), «Экспериментальные методы исследования энергетических спектров электронов и фононов в металлах» (1983).