过渡金属化合物的物理性能极其丰富,是最重要的一类功能材料。决定其性能多样性的是多种能量相近的物理效应之间的复杂相互作用,尤其是过渡金属d电子之间的强关联作用。本书从强电子关联最基本的 Hubbard模型出发,跟随章节的深入,循序渐进地引入更贴合实际的物理效应,例如原子在晶体中的变化、轨道结构、自旋轨道耦合和非整数电子占据等,从而抽丝剥茧地解释了过渡金属化合物中多种有序态(例如磁序、轨道序、电荷序)与物理性能(磁性、铁电性、多铁性、超导性、金属 绝缘体转变)之间的关联和起源。本书是理解过渡金属化合物中物理机制和由此导致的重要功能特性的全面总结,是凝聚态物理、材料学等相关领域科研工作者不可或缺的参考书。
目 录
第１章 固体中局域和巡游电子 １
１．１ 巡游电子和能带理论 １
１．２ Ｈｕｂｂａｒｄ模型和 Ｍｏｔｔ绝缘体 ４
１．３ Ｍｏｔｔ绝缘体的磁性 ８
１．４ Ｍｏｔｔ绝缘体中电子运动与磁性的相互作用 １０
１．５ 掺杂的 Ｍｏｔｔ绝缘体 １３
１．６ 本章小结 １４
第２章 孤立的过渡金属离子 １６
２．１ 原子物理基本要素 １６
２．２ Ｈｕｎｄ定则 １８
２．３ 自旋轨道耦合 ２０
２．４ 本章小结 ２２
第３章 晶体中的过渡金属离子 ２４
３．１ 晶体场劈裂 ２４
３．２ 孤立过渡金属离子的Ｊａｈｎ Ｔｅｌｌｅｒ效应 ３８
３．３ 高自旋与低自旋态 ４３
３．４ 自旋轨道耦合的作用 ４７
３．５ 过渡金属化合物中典型晶体结构形成的基本原理 ５２
３．６ 本章小结 ６０
第４章 犕狅狋狋 犎狌犫犫犪狉犱绝缘体与电荷转移绝缘体 ６３
４．１ 电荷转移绝缘体 ６３
４．２ 电荷转移绝缘体中的交换相互作用 ６９
４．３ 小或者负电荷转移能隙系统 ７０
４．４ Ｚｈａｎｇ Ｒｉｃｅ单态 ７３
４．４．１ ｄ ｐ束缚态，以及ｄ ｐ模型约化为单带模型 ７３
４．４．２ 包含配体空穴的系统中“真正的”ｐ空穴、交换相互作用和磁态 ７７
４．５ 本章小结 ７９
第５章 交换相互作用和磁结构 ８１
５．１ 绝缘体中的超交换和Ｇｏｏｄｅｎｏｕｇｈ Ｋａｎａｍｏｒｉ Ａｎｄｅｒｓｏｎ规则 ８１
５．２ 双交换 ９２
５．３ 自旋轨道耦合的作用：磁各向异性、磁致伸缩和弱铁磁性 ９６
５．３．１ 轨道单态：磁各向异性 ９７
５．３．２ 反对称交换和弱铁磁性 ９９
５．３．３ 磁弹耦合和磁致伸缩 １０５
５．４ 未淬灭轨道角动量系统 １０６
５．５ 单态磁性 １０８
５．６ 几种典型情况中的磁序 １１０
５．６．１ 二分晶格反铁磁；磁性和结构特征 １１１
５．６．２ ｆｃｃ晶格 １１２
５．６．３ 尖晶石 １１４
５．７ 阻挫磁体 １１７
５．７．１ 三角晶格系统 １１７
５．７．２ 共振价键 １１９
５．７．３ 强阻挫晶格 １２３
５．８ 不同类型的磁织构 １２９
５．９ 自旋态转变 １３１
５．１０ 本章小结 １３３
第６章 协同犑犪犺狀 犜犲犾犾犲狉效应和轨道序 １３８
６．１ 犲ｇ系统中的协同Ｊａｈｎ Ｔｅｌｌｅｒ效应和轨道序 １３９
６．１．１ 格座间耦合的Ｊａｈｎ Ｔｅｌｌｅｒ机制 １４１
６．１．２ 轨道序的超交换机制（“Ｋｕｇｅｌ Ｋｈｏｍｓｋｉｉ模型”） １４４
６．１．３ 轨道序的典型案例 １４６
６．２ 轨道序引起的维数约减 １４９
６．３ 轨道和阻挫 １５１
６．４ 轨道激发 １５３
６．５ 狋２ｇ电子的轨道效应 １５４
６．６ 轨道中的量子效应 １５６
６．７ 本章小结 １５８
第７章 过渡金属化合物中的电荷序 １６１
７．１ 半掺杂系统中的电荷序 １６３
７．２ 非半掺杂的电荷序 １６５
７．２．１ 掺杂锰酸盐 １６５
７．２．２ 条纹 １６９
７．３ 电荷序与电荷密度波 １７１
７．４ 阻挫系统中的电荷序：Ｆｅ３Ｏ４及其类似系统 １７３
７．５ 自发电荷歧化 １７５
７．６ 本章小结 １７８
第８章 铁电、磁电和多铁材料 １８２
８．１ 铁电材料的分类 １８２
８．２ 磁电效应 １９０
８．３ 多铁材料：磁性和电性的独特结合 １９３
８．３．１ Ⅰ类多铁 １９５
８．３．２ Ⅱ类（磁性）多铁 １９６
８．３．３ 多铁与对称性 ２０２
８．４ 其他“类多铁”效应 ２０３
８．５ 本章小结 ２０５
第９章 掺杂关联系统；关联金属 ２０８
９．１ 任意填充能带下的非简并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 掺杂Ｈｕｂｂａｒｄ模型中最终的相分离 ２１２
９．１．４ Ｈｕｂｂａｒｄ（子）能带与普通能带；谱权重转移 ２１２
９．２ 典型的掺杂过渡金属氧化物 ２１４
９．２．１ ＣＭＲ锰酸盐 ２１４
９．２．２ 掺杂钴酸盐 ２１７
９．２．３ 铜氧化物 ２１８
９．３ 掺杂 Ｍｏｔｔ绝缘体：正常金属？ ２２１
９．４ 掺杂强关联系统的磁性 ２２７
９．５ 掺杂强关联系统的其他特殊现象 ２２９
９．５．１ 金属系统中轨道序的改变或抑制 ２２９
９．５．２ 掺杂 Ｍｏｔｔ绝缘体中的自旋阻塞和自旋态转变 ２３０
９．５．３ 关联系统中的量子临界点和非Ｆｅｒｍｉ液体行为 ２３３
９．６ 强关联系统中的超导 ２３５
９．７ 相分离和非均匀态 ２３９
９．８ 薄膜、表面和界面 ２４４
９．９ 本章小结 ２４９
