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第1章 固體中局域和巡遊電子 1 1.1 巡遊電子和能帶理論 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;磁性和結構特徵 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並Hubbard模型 209 9.1.1 一般特徵 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、表面和介面 244 9.9 本章小結 249 第10章 金屬—絕緣體轉變 254 10.1 金屬—絕緣體轉變的分類 254 10.1.1 能帶圖像中的金屬—絕緣體轉變 254 10.1.2 無序系統中的Anderson轉變 256 10.1.3 Mott轉變 258 10.2 關聯電子系統中金屬—絕緣體轉變的案例 258 10.2.1 V2O3 259 10.2.2 VO2 261 10.2.3 Magnli相Ti狀O2狀-1和V狀O2狀-1 264 10.2.4 電荷序導致的金屬—絕緣體轉變 267 10.2.5 過渡金屬化合物中其他金屬—絕緣體轉變的案例 268 10.3 Mott轉變的理論描述 270 10.3.1 金屬—絕緣體轉變的Brinkman Rice處理 271 10.3.2 Mott轉變的動力學平均場方法 272 10.4 不同電子組態的絕緣體—金屬轉變 273 10.4.1 多重態效應,自旋態轉變和關聯調控的絕緣體—金屬相變 274 10.4.2 軌道選擇的 Mott轉變 277 10.5 Mott Hubbard和電荷轉移絕緣體中的絕緣體—金屬轉變 279 10.6 分子團簇和“部分”Mott轉變 282 10.6.1 尖晶石中的二聚體 283 10.6.2 層狀材料中的“金屬性”團簇 284 10.6.3 TiOCl中的自旋Peierls Peierls相變 285 10.7 Mott轉變:常規相變? 286 10.8 本章小結 287 第11章 犓狅狀犱狅效應、混合價和重犉犲狉犿犻子 290 11.1 f電子系統的基本特徵 290 11.2 金屬中的局域磁矩 292 11.3 Kondo效應 293 11.4 重Fermi子和混合價 295 11.5 本章小結 300 附錄犃 歷史注釋 303 A.1 Mott絕緣體和 Mott轉變 303 A.2 Jahn Teller效應 306 A.3 Peierls相變 307 附錄犅 二次量子化的簡易指南 309 附錄犆 相變和自由能展開:犔犪狀犱犪狌理論簡介 311 C.1 一般原理 311 C.2 Landau自由能泛函的處理 313 C.3 案例 314 索引 316
丹尼爾·I.霍爾姆斯基教授 1962年畢業于莫斯科大學,1965年開始在莫斯科俄羅斯科學院列別捷夫物理研究所理論系工作,1992—2003年任荷蘭格羅寧根大學教授,2003年後任德國科隆大學客座教授,且是美國物理學會會員,主要研究領域是具有強關聯電子的系統理論、金屬-絕緣體躍遷、磁性、軌道有序(“Kugel-Khomskii模型”)和超導電性,發表論文300餘篇。
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