量子輸運：從原子到晶體管

曾瑯 侯士敏

量子輸運：從原子到晶體管

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商品描述

《量子輸運：從原子到晶體管》是凝聚態物理與半導體器件領域的經典著作，系統闡述了量子輸運的核心理論與實踐應用，構建了從原子尺度到納米晶體管的完整知識體系。全書以非平衡格林函數（NEGF）方法為核心，從薛定諤方程、自洽場理論、基函數與能帶結構等基礎概念出發，逐步深入子帶、量子電容、能級展寬、相幹/非相幹輸運等關鍵主題，最終落腳於量子輸運方程與歐姆定律的物理本質，完整覆蓋量子輸運的理論框架、數值方法與工程應用。 本書兼顧理論深度與實操性，既解析了量子力學、非平衡統計力學的核心原理，又提供了大量MATLAB數值算例、清晰的公式推導與習題，同時融入氫原子、石墨烯、碳納米管、半導體量子阱等典型體系的案例分析，幫助讀者從微觀視角理解電流流動機制，掌握納米尺度器件的量子輸運建模方法。

作者簡介

侯士敏，北京大學電子學院教授，北京大學信息科學技術學院院長，中國真空學會第十屆理事會副理事長。1998年於北京大學獲得理學博士學位，2007年入選教育部“新世紀優秀人才支持計劃”。主要從事分子器件電子輸運和自旋輸運特性理論研究，在Journal of the American Chemical Society、ACS Nano、Physical Review B、Journal of Chemical Physics等國際學術期刊上發表論文170餘篇。

目錄大綱

譯者序
前言
致謝
符號說明
第1章 緒論：從原子級視角理解電阻
1.1 能帶圖
1.2 電子為什麼會運動
1.3 量子電導
1.4 電勢分布
1.5 庫侖阻塞
1.6 通向歐姆定律
習題
第2章 薛定諤方程
2.1 氫原子模型
2.2 有限差分方法
2.3 典型示例
2.3.1 箱中的粒子
2.3.2 三維箱中的粒子
習題
第3章 自洽場
3.1 自洽場處理流程
3.2 與多電子模型的關系
3.3 化學鍵
3.3.1 價電子
3.3.2 離子鍵
3.3.3 共價鍵
3.4 延伸閱讀：多電子模型
習題
第4章 基函數
4.1 作為計算工具的基函數
4.2 作為建模（概念）工具的基函數
4.3 平衡態密度矩陣
4.4 延伸閱讀
4.4.1 密度矩陣
4.4.2 微擾理論
習題
第5章 能帶結構
5.1 玩具（簡單）模型
5.2 通用能帶模型
5.3 常見半導體的能帶模型
5.4 自旋軌道耦合作用
5.5 延伸閱讀：狄拉克方程
習題
第6章 子帶
6.1 量子阱、量子線、量子點與納米管
6.2 態密度
6.3 量子線的最小電阻
6.4 子帶電子的速度
習題
第7章 電容
7.1 模型哈密頓量
7.2 電子密度與密度矩陣
7.3 量子電容與靜電電容
7.4 延伸閱讀：多能帶有效質量哈密頓量
習題
第8章 能級展寬
8.1 開放系統
8.2 局域態密度
8.3 載流子壽命
8.4 什麼是接觸（電子庫）
習題
第9章 相幹輸運
9.1 概述
9.2 密度矩陣
9.3 流入與流出
9.4 傳輸系數
9.5 典型示例
9.5.1 解析示例
9.5.2 數值示例
習題
第10章 非相幹輸運
10.1 原子為什麼會發光
10.2 典型示例
10.2.1 原子能級躍遷
10.2.2 半導體的帶間躍遷
10.2.3 半導體的帶內躍遷
10.3 流入與流出
10.4 延伸閱讀：聲子
習題
第11章 從原子到晶體管
11.1 量子輸運方程
11.2 歐姆定律的物理本質
11.2.1 經典輸運
11.2.2 單子帶相幹輸運
11.2.3 多子帶相幹輸運
11.2.4 相位破壞的量子輸運
11.3 熱量耗散在哪裏
11.4 電壓降落在那裏
習題
第12章 結語
附錄 高等理論
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