Впервые собраны сведения о поверхностях Ферми для 52 металлов, включая переходные, лантаноиды, актиноиды и сплавы. На основе электронной теории металлов даны методы теоретического расчета и экспериментального построения поверхностей Ферми.
Теоретический материал, необходимый для понимания экспериментальных результатов, изложен в форме, доступной читателю, не имеющему специальной математической подготовки.
Предназначена для научных работников, специализирующихся в области физики твердого тела, физики металлов, металловедения, а также для студентов старших курсов и аспирантов соответствующих специальностей.
Рис. 190. Табл. 20. Список литературы 1070 наименований.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Каждый знает, что такое металл, и может описать многие из его характеристик. Однако можно с уверенностью сказать, что найдется немного людей, которые определили бы металл как «твердое тело, обладающее поверхностью Ферми». Тем не менее это, вероятно, самое осмысленное определение металла, существующее в настоящее время; оно отражает значительный прогресс в понимании того, почему металлы ведут себя тем или иным образом. Понятие поверхности Ферми, развитое в квантовой физике, позволяет точно объяснить многие физические свойства металлов: их способность проводить электричество и тепло, их твердость и ковкость, их внешний блеск и т. п.
А. МАКИНТОШ [691]
ДАННАЯ МОНОГРАФИЯ предназначена для читателей, знакомых с основами физики твердого тела, но не обязательно специализирующихся в 'области физики металлов. Мы старались избегать крайностей как экспериментального, так и теоретического подходов; поэтому не описывали деталей экспериментов и не пользовались различными ухищрениями теории многих тел (за исключением части гл. 6). Теория групп хотя и полезна при расчете зонных структур и поверхностей Ферми, для наших целей несущественна, поэтому обсуждение этой темы занимает всего один раздел (разд. Ч.4), который читатель, не знакомый с теорией групп, может при желании опустить.
Многие вопросы, затронутые в этой книге, гораздо подробнее обсуждаются 1в более специализированных работах и обзорных статьях, на которые мы подробно ссылаемся, когда речь идет о малоизвестных аспектах рассматриваемой проблемы; если же обсуждается более известный вопрос, библиографические ссылки даются не так тщательно. Подобный подход может показаться курьезным, но сделано это умышленно; хотя наша книга и не является всеобъемлющим курсом, мы сочли уместным показать, где можно почерпнуть дальнейшие сведения по вопросам, представляющим интерес для специалиста.
Хотя в гл. 4 и 5 приводятся в общих чертах описания поверхностей Ферми всех металлических элементов, мы не приводим полного списка работ, выполненных на этих металлах; более подробный список можно найти в работе Крзкнелла [342]. В качестве 'других источников библиографических ссылок можно порекомендовать читателю работы Джонсона [573], Григсби, Джонсона, Нейбергера и Уэллеса [472], а также таблицу, приведенную Вишером и Фаликовым [997] и основанную на не опубликованной, но широко известной .библиографии, составленной профессором А. Макинтошем (Технический университет, Люнгбю, Да-
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .................. и
Глава 1. Зонная структура, поверхность Ферми и модель свободных
электронов ................ 7
1.1. Введение ............... 7
1.2. Теорема Блоха ............. 7
Зоны Бриллюэна, зонные структуры и поверхности Ферми . . 13
23
... 36
1.3.
1.0. ^v>Jlul „r_
1.4. Теория групп.........
1.5. Энергетические зоны для свободных электронов .... do
1.6. Поверхности Ферми для свободных электронов .... 43 'лава 2. Расчет структуры электронных энергетических зон и поверхностей
Ферми................. 52
2.1. Кристаллический потенциал......... 54
2.2. Метод сильной связи........... 58
2.3. Метод Вигнера — Зейтца и метод ячеек...... 61
2.4. Методы ортогонализованных плоских волн и присоединенных плоских волн.............. 62
2.5. Метод функций Грина........... 67
2.6. Метод квантового дефекта и псевдопотенциалы ... 70
2.7. Интерполяционные схемы..........78
2.8. Плотность состояний и поверхность Ферми.....81
2.9. Параметризация поверхности Ферми.......85
2.10. Уравнение Дирака и релятивистские расчеты зонной структуры 88
2.11. Спин-орбитальная связь . ......... 93
2.12. Заключение............... 98
Глава 3. Экспериментальные методы исследования зонных структур и поверхностей Ферми............... 100
3.1. Обзор методов.............100
3.2. Экспериментальное определение энергетического распределения электронов..............104
3.3. Экспериментальное определение импульсного распределения электронов..............46
3.3.1. Форма линии комптоновского рассеяния..... 116
3.3.2. Эффект Кона............ 119
3.3.3. Аннигиляция позитронов......... I-1
3.4. Аномальный скин-эффект........... 125
3.5. Энергия электронов в металле, помещенном в магнитном поле 128
3.6. Циклотронный резонанс........... 136
3.7. Гальваномагнитные и родственные свойства.....141
3.8. Эффект де Гааза — ван Альфена и родственные эффекты . Н8
3.9. Размерные эффекты............155
3.9.1. Размерные эффекты на постоянном токе .... 155
3.9.2. Радиочастотный размерный эффект (эффект Гантмахера) 159 З.Э.З.Магнитоакустические геометрические осцилляции . . 162
ЗЛО. Заключение.............. 165
Глава 4. Поверхности Ферми металлических элементов....... 168
I. Простые металлы............. 168
4.1. Введение .............. 168
4.2. Подгруппа la: Li, Na, К, Rb, Cs ....:... 170
349
О
4.3. Подгруппа ita: Be, Mg, Ca, Sr, Ёа........ Ш
4.4. Подгруппа III6: Al, Ga, In, Tl......... 179
4.5. Подгруппа IV6: С, Sn, Pb........... 187
4.6. Подгруппа V6: As, Sb, Bi.......... 194
t л а в a 5. Поверхности Ферми металлических элементов...... 200
II. Сложные металлы............. 200
5.1. Введение............... 200
5.2. Подгруппа 16: Си, Ag, Аи.......... 204
5.3. Подгруппа Иб: Zn, Cd, Hg . . . ...... 206
5.4. Подгруппа Ilia: Sc, Y........... 210
5.5. Подгруппа IVa: Ti, Zr, HI.......... 213
5.6. Подгруппа Va: V, Nb, Та .......... 217
5.7. Подгруппа Via: Cr, Mo, W.......... 220
5.8. Подгруппа Vila: Mn, Tc, Re......... 227
5.9. Подгруппа VIII: Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt . . , 229
5.9.1. Fe, Co, Ni . ........... 229
5.9.2. Ru, Os . . ,.......... 235
5.9.3. Rh, Ir .............. 237
5.9.4. Pd, Pt............. 238
5.10. Лантаноиды (редкоземельные металлы) и актиноиды . . . 239 Глава 6. Электронные взаимодействия ........... 252
6.1. Введение............... 252
6.2. Электрон-электронные взаимодействия и плазменные колебания 255
6.3. Теория ферми-жидкости Ландау ........ 261
6.4. Фононные дисперсионные соотношения....... 266
6.5. Электрон-фононные взаимодействия........ 279
6.6. Транспортные свойства........... 294
Глава 7. Сплавы и металлические соединения......... 302
7.1. Металлические соединения.......... 303
7.1.1. CuZn (В-латунь) и родственные упорядоченные сплавы AgZn, Pdln............ 303
7.1.2. AuSb2.............. 305
7.1.3. Другие упорядоченные сплавы и металлические соединения 307
7.2. Сплавы............... 307
7.3. Переход металл — диэлектрик......... 316
Список литературы................. 321
Предметный указатель................ 340
Цена: 300руб.
