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量子材料序參量和電子顯微學 版權信息
- ISBN：9787030779793
- 條形碼：9787030779793 ; 978-7-03-077979-3
- 裝幀：精裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
量子材料序參量和電子顯微學 內容簡介
量子材料是 21 世紀凝聚態物理的研究熱點，其各種物相及宏觀性能與材料中多個序參量（包括點陣、電荷、自旋、軌道及拓撲）密切相關。現代優選電子顯微學為在原子尺度表征量子材料的諸序參量及其關聯機制提供了強有力的工具。本書在介紹電子顯微學原理的基礎上，系統介紹了如何采用電子顯微學方法測量和研究量子材料序參量，并總結了對鐵性材料、磁光材料、高溫超導材料等進行序參量測量和協同性研究的成果。
量子材料序參量和電子顯微學 目錄
目錄 前言 第1章 量子材料序參量 1 1.1 量子材料 1 1.2 量子材料序參量的概念 1 1.2.1 序參量一詞來源 1 1.2.2 量子材料序參量內涵 2 1.3 量子材料序參量的測量 4 1.3.1 量子材料序參量表征技術 4 1.3.2 電子顯微技術對量子材料序參量表征的特點與優勢 7 1.4 研究量子材料序參量的意義 9 參考文獻 10 第2章 電子顯微鏡和電子顯微學 12 2.1 透射電子顯微學 13 2.1.1 電子的散射與衍射 13 2.1.2 透射電子顯微鏡的構造 15 2.1.3 透射電子顯微鏡的成像原理 16 2.2 掃描透射電子顯微學 18 2.2.1 掃描透射電子顯微鏡的電子光路 18 2.2.2 掃描透射電子顯微鏡的成像原理 20 2.3 像差與像差校正 22 2.4 電子能量損失譜 24 2.4.1 譜儀構造 24 2.4.2 電子能量損失譜簡介 25 2.4.3 電子能量損失過濾像 26 2.4.4 電子能量損失譜圖 (STEM-EELS 技術) 28 2.5 電子顯微鏡中的 X 射線能譜 292.5.1 譜儀構造 29 2.5.2 X 射線能譜簡介 30 2.5.3 原子分辨的元素成像 31 2.6 差分相位襯度成像技術 33 2.6.1 差分相位襯度基本原理 33 2.6.2 積分的差分相位襯度成像技術 34 2.7 四維掃描透射電子顯微術 35 2.7.1 4D-STEM 的基本原理 35 2.7.2 納衍射 4D-STEM 36 2.7.3 原子尺度 4D-STEM 的新成像技術 37 2.7.4 疊層衍射成像技術 37 參考文獻 41 第3章 點陣序參量 48 3.1 晶體的對稱性和周期性 48 3.1.1 晶體對稱性 48 3.1.2 晶體結構的周期性 51 3.1.3 晶體的母源結構與衍生結構 52 3.1.4 晶體對稱性和晶體的物理性質 55 3.1.5 鐵電性晶體的對稱性 56 3.2 倒易點陣 68 3.2.1 衍射空間 71 3.2.2 晶體空間與倒易空間的傅里葉變換關系 72 3.2.3 納衍射 75 3.2.4 會聚束衍射 83 3.3 正空間點陣圖像 90 3.3.1 從量子力學出發的布洛赫波——衍射襯度理論 90 3.3.2 從衍射物理出發的多層法——相位襯度理論 98 3.3.3 像差校正透射電子顯微鏡和負球差成像 110 3.3.4 像差校正 STEM-HAADF/STEM-ABF/STEM-iDPC 112 3.3.5 疊層衍射成像技術 陳震 117 3.4 正空間點陣圖像的信息提取 118 3.4.1 基于正空間點陣圖像獲取晶格畸變信息 119 3.4.2 基于正空間點陣圖像構造單胞結構 122 3.5 點陣序參量研究實例 123 3.5.1 間隙氧原子對點陣序參量的影響 123 3.5.2 熵值對點陣序參量的影響 128 3.5.3 反鐵電體系的點陣序參量 131 3.5.4 外電場對鐵電材料點陣序參量的影響 136 參考文獻 141 第4章 軌道序參量 147 4.1 軌道序參量的定義 147 4.1.1 原子軌道 147 4.1.2 軌道躍遷 149 4.1.3 晶體中的軌道 150 4.2 電子能量損失譜表征軌道序參量 152 4.2.1 點陣序參量與軌道序參量的關聯 152 4.2.2 材料各向異性與軌道序參量的測量 159 4.3 5d 電子軌道的電子顯微學表征 162 參考文獻 164 第5章 電荷序參量 167 5.1 電荷序參量的定義 167 5.2 定量會聚束電子衍射測量電荷密度分布 168 5.3 4D-STEM 與 DPC 技術對電荷序參量的表征 170 5.4 EELS 方法測量核外電子電荷得失轉移引起的元素化合價 變化 173 5.5 直接探測軌道之間的電荷轉移：鈰元素的疇界偏聚誘導出Fe(3d)-Ce(4f) 176 5.6 EELS 方法測量銅氧化物超導體的電荷轉移能隙 183 參考文獻 193 第6章 自旋序參量 198 6.1 定量 EMCD 技術 198 6.1.1 EMCD 技術的基本原理 1986.1.2 EMCD 技術與衍射動力學效應 201 6.1.3 定量 EMCD 方法的理論計算框架 204 6.1.4 定量 EMCD 方法的數據處理方法 208 6.1.5 定量磁參數的計算 211 6.1.6 衍射幾何不對稱性對定量磁參數的影響 212 6.1.7 定量 EMCD 技術一般方法 213 6.2 原子面分辨的定量 EMCD 221 6.2.1 原子面分辨 EMCD 的基本原理 222 6.2.2 原子面分辨 EMCD 信號的測量 223 6.2.3 原子面分辨 EMCD 信號的模擬 225 6.3 面內 EMCD 技術 226 6.3.1 面內 EMCD 技術的基本原理 226 6.3.2 面內 EMCD 技術的信號模擬 227 6.3.3 面內 EMCD 技術的實驗測量 229 6.4 磁結構成像的正空間直接觀察 232 6.4.1 洛倫茲磁成像技術 232 6.4.2 電子全息磁成像技術 235 6.4.3 洛倫茲掃描透射電子顯微術 238 6.4.4 試樣在極靴中的磁化狀態 240 參考文獻 241 第7章 拓撲序參量——拓撲與拓撲材料 244 7.1 拓撲學 244 7.1.1 拓撲空間 244 7.1.2 拓撲性質 244 7.1.3 拓撲學的起源與發展 245 7.1.4 拓撲學的分支 246 7.1.5 拓撲學的應用 247 7.2 霍爾效應 247 7.2.1 霍爾效應的發現 248 7.2.2 反常霍爾效應 249 7.2.3 自旋霍爾效應 2497.2.4 量子霍爾效應 249 7.3 拓撲材料及能帶結構 251 7.3.1 拓撲絕緣體 251 7.3.2 拓撲晶體絕緣體 254 7.3.3 拓撲半金屬 254 7.3.4 拓撲超導體 259 7.4 拓撲自旋結構 (topological spin textures) 和磁/極化斯格明子(magnetic/polar skyrmions) 260 7.4.1 引言 260 7.4.2 磁斯格明子 260 7.4.3 鐵電極化斯格明子 268 7.5 磁性材料、鐵電材料和多鐵材料的拓撲性 272 7.5.1 二維材料的拓撲數和拓撲結構 273 7.5.2 六方多鐵 YMnO3 中的拓撲疇結構 279 參考文獻 284 第8章 量子材料序參量的協同測量與關聯性研究 294 8.1 鉍摻雜石榴石磁光材料中多重序參量的關聯性研究 294 8.1.1 鉍摻雜石榴石磁光材料的點陣序參量的測量 295 8.1.2 鉍摻雜石榴石磁光材料的電荷和軌道序參量的測量 297 8.1.3 鉍摻雜石榴石磁光材料的自旋序參量的測量 299 8.1.4 鉍摻雜石榴石磁光材料的理論計算 301 8.1.5 小結 303 參考文獻 304 8.2 高溫超導銅氧化物中贗能隙態下的拓撲磁渦旋序 305 8.2.1 引言 305 8.2.2 贗能隙態下異常磁結構的理論預測 305 8.2.3 贗能隙態下時間反演對稱性破缺的前期實驗基礎 307 8.2.4 贗能隙態下拓撲磁渦旋結構的發現 308 8.2.5 拓撲磁渦旋結構隨外加磁場和外加溫度場的演變 309 8.2.6 銅氧化物 YBa2Cu3O6 x 的拓撲磁渦旋相圖的構建 311 8.2.7 拓撲序與電荷序的關聯作用 3128.2.8 小結 313 參考文獻 313 8.3 自旋流器件 YIG-Pt 界面序參量的測量及關聯性研究 315 8.3.1 自旋流器件性能與界面結構的關聯性 315 8.3.2 Y3Fe5O12-Pt 自旋流器件界面原子結構的測量 316 8.3.3 Y3Fe5O12-Pt 自旋流器件界面成分和價態的測量 317 8.3.4 Y3Fe5O12-Pt 自旋流器件界面磁性的測量 319 8.3.5 小結 322 參考文獻 323 8.4 LuFeO 中電子–晶格關聯作用誘導點陣重構的實空間探測 324 8.4.1 LuFeO 中電子–晶格關聯作用及衍生物態 324 8.4.2 LuFeO 中晶格重構的測量 325 8.4.3 LuFeO 中電子–晶格關聯作用誘導的晶格重構 326 8.4.4 LuFeO 中電子–晶格關聯作用誘導的晶格重構——探測實空間的電子態分布 329 8.4.5 小結 330 參考文獻 330 8.5 BiFeO3 中極化拓撲結構的化學調控及外電場響應的關聯性研究 331 8.5.1 鐵酸鉍中的極化拓撲結構 332 8.5.2 鐵酸鉍頂層結構的原子尺度序參量表征 335 8.5.3 拓撲結構的外電場響應 337 8.5.4 小結 338 參考文獻 339 致謝 341
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