內容簡介
量子場論方法日益廣泛地套用於固體理論中。本書第一章介紹了場的正則量子化方法,討論了量子場與粒子、準粒子之間的關係,並介紹了固體中的幾種基本的粒子和準粒子。第二章和第三章在算符途徑中分別介紹了零溫及有限溫度下的圖形微擾方法。第四章則介紹了非平衡問題中的圖形技術。第五章第六章分別論述了場論方法在動力學關聯、電荷輸運和自旋輸運中的運用。第七章論述了場的路徑積分量子化方法並將該方法用於建立BCS超導電性理論。第八章論述了套用於固體相變以及量子輸運的重整化群方法。第九章討論了研究強關聯體系的圖形贗粒子技術、動力學平均場論(及其拓廣)和利用動力學平均場論來做電子能帶結構計算。本書的論述儘可能詳盡,其中一些數學準備也以附錄的形式給出,以便讓那些初次接觸該領域的讀者(包括固體物理專業和材料物理專業研究生)也能夠容易掌握相關內容。
圖書目錄
第一章粒子、準粒子和量子場1
第一節引論1
第二節經典場的正則量子化方法2
一、經典場的拉格朗日形式2
二、經典場的哈密頓形式2
三、經典場的正則量子化3
第三節非相對論性粒子體系的場論描述4
一、薛丁格場方程4
二、薛丁格場方程的量子化5
三、粒子站場算符7
四、力學量和粒子之間的相互作用9
五、不同表象中的場算符和力學量12
第四節固體中的粒子和準粒子14
一、周期勢場中的電子14
二、電子—聲子相互作用、極化子18
三、緊束縛近似中的相互作用22
四、激子25
五、光子、極化激元32
六、磁激元42
附錄1A泛函、泛函導數45
1A.1定義45
1A.2作用量泛函、變分原理和對稱變換群53
附錄1B場的能量和動量58
第二章圖形微擾論(零溫)60
第一節弓論60
第二節相互作用繪景與S矩陣62
一、薛丁格繪景62
二,海森伯繪景63
三、相互作用繪景63
四、散射矩陣64
第三節 Gell-Mann Low公式65
第四節單體格林函式67
一、定義67
二、力學量的計算70
三、解析性質72
第五節Wick定理76
一、正規次序乘積(或簡稱正規乘積)77
二、場論模型77
三、自由傳播子78
四、Wick定理80
第六節零溫圖形微擾論81
一、真空圖和連通圖定理82
二、等時自由傳播子87
三、格林函式的費曼規則88
四、套用:零溫費米體系的基態能量91
五、頂角對稱化表象(Hugenholtz表象)95
第七節自能函式及其物理內涵100
一、Dyson方程100
二、自能的物理內涵104
第八節套用:電子氣模型107
一、電子氣模型107
二、H-F近似108
三、極化和禁止110
四、無規相近似114
附錄2A Gell-Mann Low定理的證明115
附錄2B式(2.4.45)的證明116
附錄2C式(2.6.11)的證明118
第三章圖形微擾論(有限溫度)120
第一節引論120
第二節有限溫度格林函式122
一、定義及性質122
二、自由粒子的松原函式124
三、泊松求和公式126
第三節有限溫度圖形微擾論128
一、與零溫情形的比較128
二、巨正則勢的圖形技術128
三、溫度格林函式的圖形技術133
四、Dyson方程136
第四節松原函式與熱力學量137
一、巨正則勢與松原函式的關係137
二、Luttinger-Ward泛函142
第五節解析延拓及實時溫度格林函式144
第六節套用:電子-聲子相互作用的圖形法則147
第四章非平衡體系的格林函式154
第一節為何引入迴路序格林函式? 154
第二節COGF的引入157
第三節COGF的微擾展開161
第四節COGF的Keldysh表述形式168
第五節準經典近似下的輸運方程172
第五章動力學關聯176
第一節線性回響理論176
第二節關面數178
第三節漲落-耗散定理181
一、漲落-耗散定理181
二、譜密度函式184
三、求和法則及嚴格關係式185
第四節回響函式的計算188
第五節套用舉例:介電回響192
第六節運動方程方法194
一、回響函式的運動方程194
二、套用1:鐵磁體的海森伯模型197
三、套用2:單能級量子點199
第七節關聯函式的生成泛函200
附錄5A托馬斯-費米模型206
第六章電荷及自旋輸運208
第一節引論208
第二節 Kubo公式210
一、公式的建立210
二、光電導214
第三節被無規雜質散射的電導214
一、靜態雜質系統的格林函式214
二、費曼規則和光電導的計算222
第四節擴散輸運中的干涉228
一、擴散228
二、弱勢域化232
第五節自旋軌道耦合237
第六節有Rashba耦合的納米結構的自旋輸運241
一、結構及其哈密頓241
二、有Rashba耦合的AB環的輸運性質243
附錄6A式(6.2.21)的證明245
附錄6B自旋軌道相互作用的導出246
6B.1狄拉克方程246
6B.2自旋軌道相互作用247
第七章路徑積分和超導251
第一節量子力學體系的路徑積分251
一、躍遷振幅的路徑積分表述251
二、幾個基本計算實例,穩相近似254
三、編時乘積262
第二節相干態路徑積分263
一、相干態263