內容簡介
開放量子點系統是當前介觀物理中重要的研究領域之一,對該系統的深入研究不僅會促進基於量子點的新型納米器件革命性套用的實現,而且會推動量子信息和量子計算的發展。量子點系統也是深入研究量子多體問題的良好切入點,將會導致重費米子和量子磁性理論的重大突破。本書將概要性地介紹量子雜質問題和近藤效應的一般理論以及涉及的相關凝聚態理論基礎,同時以安德森(Anderson)雜質模型為基本模型,來展示量子點系統的近藤物理的基本規律。求解開放量子系統的級聯運動方程組方法以及單量子點系統、雙量子點系統和三量子點系統的近藤效應及其關聯的量子輸運特性是本書的主要內容,本書還將介紹關於這些模型問題的前沿研究。
本書可以作為學者關於量子多體問題和強關聯電子體系研究的學術參考書,也可以作為凝聚態物理專業研究生學習固體理論和介觀量子輸運等課程的參考書,或者物理學類本科生學習固體物理課程的拓展讀物。
圖書目錄
第1章引言1
1.1凝聚態物理學簡介1
1.2介觀體系簡介2
1.2.1介觀體系2
1.2.2量子點體系2
1.3介觀輸運問題4
本章參考文獻5
第2章量子點系統的多體理論基礎6
2.1全同粒子6
2.1.1全同粒子波函式的交換對稱性6
2.1.2哈密頓算符H^的交換對稱性7
2.1.3全同粒子的分類7
2.1.4全同粒子體系的波函式7
2.2態矢量表示9
2.2.1自旋與矩陣表示9
2.2.2態矢量與矩陣表示11
2.2.3厄米算符及其性質12
2.3費米子系統二次量子化13
2.4量子力學的三種繪景15
2.4.1薛丁格(Schrdinger)繪景15
2.4.2海森伯繪景17
2.4.3相互作用繪景17
2.5含時薛丁格方程19
2.5.1系統的密度算符20
2.5.2密度算符的運動方程21
2.5.3約化密度矩陣21
2.5.4開放量子體系22
2.6路徑積分23
2.7介觀體系輸運理論25
2.8格林函式理論27
2.8.1推遲格林函式27
2.8.2推遲格林函式Gr(ω)的特徵28
2.8.3格林函式的運動方程30
2.8.4多體系統中雙時格林函式30
2.9能帶理論31
2.10密度泛函理論32
2.10.1凝聚態物質結構32
2.10.2絕熱近似下的多電子體系33
2.10.3哈特利福克近似34
2.10.4奧昂貝格孔恩理論 35
2.10.5孔恩沈呂九方程35
2.10.6自洽密度泛函理論計算36
2.11強關聯電子體系37
本章參考文獻38
第3章介觀體系的量子效應40
3.1量子隧穿效應40
3.2庫侖阻塞效應 41
3.2.1庫侖阻塞效應簡介41
3.2.2量子點中的庫侖阻塞效應42
3.3法諾效應43
3.4近藤效應44
3.4.1金屬中的近藤效應44
3.4.2近藤雲簡介49
3.5散粒噪聲50
3.6非平衡格林函式53
3.6.1非平衡格林函式介紹53
3.6.2Lengreth定理54
3.6.3非平衡格林函式的運動方程56
3.6.4量子點系統的格林函式57
3.7量子點中的低溫非平衡輸運57
3.8量子點中的含時動力學輸運59
本章參考文獻61
第4章開放量子系統的級聯運動方程組方法66
4.1量子耗散理論66
4.2級聯運動方程組方法67
4.3隨機耦合哈密頓量和量子統計68
4.3.1電子和電極複合哈密頓量68
4.3.2漲落耗散定理69
4.4級聯運動方程組理論的推導70
4.4.1路徑積分中的影響泛函70
4.4.2輔助密度矩陣和輔助影響泛函72
4.5級聯運動方程組參數化74
4.5.1邁耶坦納爾參數化方法74
4.5.2多重頻率色散遞階方案75
4.6級聯運動方程組線性空間中的物理量77
4.6.1線性回響理論和回響函式78
4.6.2占據數、電流和電導79
4.6.3譜函式80
4.7耗散運動方程理論81
4.8數值結果的收斂性和正確性83
4.8.1數值結果的收斂性83
4.8.2數值結果的正確性85
4.9級聯運動方程組方法下的非平衡物理量85
4.9.1與解析公式克爾德仕格林函式的比較87
4.9.2與非平衡格林函式的比較87
4.9.3與含時密度矩陣重整化群的比較88
4.9.4與含時數值重整化群的比較88
本章參考文獻90
第5章單量子點系統中的近藤效應及其動力學93
5.1量子點中的近藤效應簡介93
5.2單量子點系統中的近藤輸運特性96
5.2.1量子點系統中時間依賴的輸運研究現狀96
5.2.2單量子點系統近藤區域的動力學輸運電流96
5.3非對稱單量子點系統中法諾近藤共振102
5.3.1非對稱單量子點系統混價區介紹102
5.3.2非對稱量子點系統混價區的法諾近藤共振103
5.4單量子點系統空軌道區、混價區和近藤區的含時輸運108
5.5近藤效應依賴的熱電輸運特性115
本章參考文獻123
第6章雙量子點系統的近藤效應及其動力學127
6.1雙量子點系統介紹127
6.2串聯雙量子點系統中近藤效應129
6.3近藤輔助的含時輸運特性135
6.4近藤共振下的熱電輸運特性138
6.5磁場調控下的近藤輸運行為144
本章參考文獻152
第7章三量子點系統中的近藤效應和輸運特性156
7.1三量子點系統的研究進展156
7.1.1三量子點系統的實驗研究156
7.1.2三量子點系統的理論研究158
7.2三量子點中的近藤效應研究現狀159
7.3對稱串聯三量子點系統中的近藤效應160
7.3.1孤立三量子點本徵值求解160
7.3.2三量子點系統中近藤效應的重現162
7.3.3重現近藤效應的性質164
7.3.4重現近藤區域的熱力學特性167
7.3.5重現近藤區域的輸運特性170
7.4三量子點系統中近藤雲的交疊現象172
本章參考文獻179
第8章三量子點系統中的長程超交換作用183
8.1長程超交換作用研究現狀183
8.2量子點系統中的長程超交換作用184
8.2.1模型與自旋關聯184
8.2.2系統中長程反鐵磁相互作用解析推導187
8.2.3解析結果與數值結果的比較188
8.3長程交換相互作用下的熱力學特性190
8.4長程交換相互作用下的近藤輸運特性191
8.5結語194
本章參考文獻195