АБРИКОСОВ А. А. Основы теории металлов: Учеб. руководство.— М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.— 520 с., ил.
Изложена современная теория нормальных и сверхпроводящих металлов без использования сложных математических методов. Помимо описания классических свойств, серьезное внимание уделено актуальным проблемам: квантовым интерференционным эффектам, локализации электронов случайным потенциалом, нелинейным явлениям, взаимному влиянию сверхпроводимости и магнетизма и др. Необходимо знакомство с квантовой механикой и статистикой.
Для студентов и аспирантов физических специальностей вузов, а также научно-технических работников в области физики твердого тела.
Ил. 155. Библиогр. 337 назв.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ.......................... '
Часть I. НОРМАЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ 9
Глава I. Электрон в периодической кристаллической решетке .... 9
§ 1.1. Общие свойства ..................... 9
§ 1.2. Приближение сильной связи................ 15
§ 1.3. Модель слабосвязанных электронов ............ 18
Глава II. Электронная ферми-жидкость .............. 21
§ 2.1. Концепция квазичастиц.................. 21
§ 2.2. Квазичастицы в изотропной ферми-жидкости........ 24
§ 2.3. Анизотропная ферми-жидкость............... 28
§ 2.4. Электронная теплоемкость ................ 32
Глава III. Проводимость и теплопроводность............ 35
§ 3.1. Электрон как волновой пакет............... 35
§ 3.2. Кинетическое уравнение.................. 37
§ 3.3. Проводимость....................... 41
§ 3.4. Теплопроводность..................... 42
§ 3.5. Концепция длины свободного пробега........... 44
§ 3.6. Проводимость и теплопроводность в газе свободных электронов ........................... 46
Глава IV. Процессы рассеяния.................. 47
§ 4.1. Рассеяние на примесях.................. 47
§ 4.2. Рассеяние электронов электронами............. 49
§ 4.3. Рассеяние на колебаниях решетки............. 50
§ 4.4. Процессы переброса Пайерлса............... 56
§ 4.5. «Изотопическое» рассеяние................ 62
§ 4.6. Эффект Кондо...................... 65
Глава V. Гальваномагнитные свойства металлов.......... 71
§ 5.1. Кинетическое уравнение в присутствии магнитного поля ... 71 § 5.2. Гальваномагнитные явления в слабом магнитном поле ... 76 § 5.3. Гальваномагнитные явления в сильном магнитном поле. Замкнутые траектории..................... 79
§ 5.4. Гальваномагнитные явления в сильном поле и топология открытых ферми-поверхностей................ 83
§ 5.5. Магнитосопротивление поликристаллов........... 88
Глава VI. Термоэлектрические и термомагнитные явления...... 91
§ 6.1. Термоэлектрические явления................ 91
§ 6.2. Термомагнитные явления в слабом поле.......... 96
§ 6.3. Теплопроводность и термоэлектрические эффекты в сильном
магнитном поле...................... 98
*> 6.4. Термо-э. д. с. и переходы Лифшица............ 102
1 лава VII. Металл в высокочастотном электромагнитном поле.
Циклотронный резонанс................ 105
§ 7.1. Нормальный скин-эффект................. 105
§ 7.2. Аномальный скин-эффект. Концепция неэффективности . . . 106
1* 3
§ 7.3. Аномальный скин-эффект. Решение кинетического уравнения 109
§ 7.4. Циклотронный резонанс.................. 117
§ 7.5. Нелинейные эффекты. Токовые состояния......... 128
Глава VIII. Размерные эффекты.................. 132
§ 8.1. Отсечка циклотронных резонансных орбит......... 132
§ 8.2. Внутренние всплески высокочастотного поля при циклотронном резонансе ...................... 134
§ 8.3. Нерезонансный размерный эффект............. 136
§ 8.4. Нерезонансный размерный эффект в наклонном поле .... 138
§ 8.5. Эффект Зондхеймера................... 139
§ 8.6. Дрейфовая фокусировка высокочастотного поля....... 142
§ 8.7. Размерный эффект на открытых траекториях........ 144
Глава IX. Распространение электромагнитных волн в присутствии магнитного поля ..................... 145
§ 9.1. Геликоны в металлах с неравными числами электронов и
дырок . ......................... 145
§ 9.2. Магнитоплазменные волны в металлах с равными числами
электронов и дырок.................... 147
§ 9.3. Экспериментальные исследования............. 149
Глава X. Магнитная восприимчивость и эффект де Гааза — ванАльфена 152
§ 10.1. Спиновый парамагнетизм Паули............. 152
§ 10.2. Квантование уровней свободного электрона в магнитном
поле .......................... 154
§ 10.3. Диамагнетизм Ландау.................. 155
§ 10.4. Квазиклассическое квантование энергетических уровней для
произвольного спектра .................. 157
§ 10.5. Эффект де Гааза—ван Альфена............. 160
§ 10.6. Диамагнитные домены.................. 167
§ 10.7. Магнитный пробой.................... 172
Глава XI. Квантовые эффекты в проводимости........... 175
§ 11.1. Эффект Шубникова — де Гааза.............. 175
§ 11.2. Циклотронный резонанс на «скачущих» орбитах...... 179
§ 11.3. Интерференционная добавка к проводимости........ 182
§ 11.4. Интерференционные эффекты в магнитном поле...... 187
§ 11.5. Квантовая поправка к плотности состояний и проводимости,
происходящая от взаимодействия электронов ....... 190
§ 11.6. Андерсеновская локализация. Переход металл-диэлектрик . 193
§ 11.7. Мезоскопика...................... 200
Глава XII. Поглощение звука в металлах............. 204
§ 12.1. Коэффициент поглощения в отсутствие магнитного поля (низкие частоты)....................... 204
§ 12.2. Коэффициент поглощения в отсутствие магнитного поля (высокие частоты)...................... 208
§ 12.3. Геометрический резонанс................. 210
§ 12.4. Магнитоакустические резонансные явления........ 211
§ 12.5. Количественная теория геометрического резонанса..... 212
§ 12.6. Количественная теория магнитоакустических резонансоз . . 216
§ 12.7. Нелинейное поглощение звука. Влияние магнитного поля . 220 § 12.8. Гигантские осцилляции поглощения вследствие квантования
уровней в магнитном поле................ 223
Глава XIII. Ферми-жидкостные эффекты............. 228
§ 13.1. Взаимодействие квазичастиц............... 228
§ 13.2. Функция f Ландау.................... 230
§ 13.3. Роль взаимодействия квазичастиц в парамагнитной восприимчивости ......................... 233
I
§ 13.4. Квантование Ландау и квантовые осцилляции....... 236
§ 13.5. Нулевой (высокочастотный) звук............. 237
§ 13.6. Спиновые волны..................... 240
§ 13.7. Эффект Кондо при низких температурах......... 247
Глава XIV. Методы вычисления электронных спектров металлов . . . 256
§ 14.1. Метод ортогонализованных плоских волн......... 256
§ 14.2. Метод псевдопотенциала................. 258
§ 14.3. Модель свободных электронов .............. 265
§ 14.4. Приближение сильно сжатого вещества.......... 269
Часть II. СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ МЕТАЛЛЫ
Глава XV. Макроскопическая теория сверхпроводимости....... 272
§ 15.1. Общие свойства сверхпроводников............ 272
§ 15.2, Термодинамика сверхпроводящего перехода........ 275
§ 15.3. Промежуточное состояние ................ 276
§ 15.4. Разрушение сверхпроводимости током........... 281
§ 15.5. Уравнения Ф. Лондона и Г. Лондона........... 284
Глава XVI. Основные идеи микроскопической теории........ 287
§ 16.1. Условие сверхтекучести ................. 287
§ 16.2. Фононное притяжение.................. 288
§ 16.3. Куперовские пары.................... 290
§ 16.4. Энергетический спектр.................. 293
§ 16.5. Температурная зависимость энергетической щели..... 299
§ 16.6. Термодинамика сверхпроводников............. 302
§ 16.7. Лондоновские и пиппардовские сверхпроводники (качественная теория)....................... 306
§ 16.8. Эффект Мейснера при Т = 0............... 308
§ 16.9. Связь между током и полем при конечных температурах
(лондоновский предел) .................. 314
§ 16.10. Сверхпроводящая корреляция и поверхнсстная энергия.
Два рода сверхпроводников. Роль примесей........ 317
§ 16.11. Проблема высокотемпературной сгерхпровсдимости .... 322
Глава XVII. Теория Гинзбурга и Ландау............. 333
§ 17.1. Вывод уравнений Гинзбурга и Ландау . . ........ 333
§ 17.2. Поверхностная энергия на границе нормальной и сверхпроводящей фаз....................... 341
§ 17.3. Критическое поле и намагниченность тонкой пленки. Переохлаждение и перегрев.................. 342
§ 17.4. Критический ток тонкой проволоки с х •< 1........ 347
§ 17.5. Квантование магнитного потока............. 351
Глава XVIII. Сверхпроводимость второго рода........... 355
§ 18.1. Магнитные свойства сверхпроводников 2-го рода (качественная картина) ...................... 355
§ 18.2. Количественная теория для окрестности Яс2....... 358
§ 18.3. Магнитные свойства сверхпроводников 2-го рода в случае
х > 1.......................... 366
§ 18.4. Поверхностная сверхпроводимость ............ 374
§ 18.5. Сверхпроводники 2-го рода при низких температурах . . . 380
§ 18.6. Тонкая пленка сверхпроводника 2-го рода в магнитном поле 388
§ 18.7. Сверхпроводящие магниты. Пиннинг........... 394
Глава XIX. Кинетика сверхпроводников.............. 400
§ 19.1. Электронная теплопроводность............. 400
§ 19.2. Термоэлектрические явления............... 403
§ 19.3. Поведение сверхпроводников в слабом высокочастотном поле 408
§ 19.5. Стимуляция сверхпроводимости высокочастотным полем и звуком большой интенсивности ............... 412
§ 19.6. Парапроводимость.................... 416
Глава XX. Граница сверхпроводника с нормальным металлом .... 420
§ 20.1. Эффекты близости.................... 420
§ 20.2. Андреевское отражение ................. 426
§ 20.3. Низкотемпературная теплоемкость промежуточного состояния 428
Г(лава XXI. Сверхпроводимость и магнетизм............ 431
§ 21.1. Сверхпроводники с магнитными примесями. Бегщелевая сверхпроводимость ...................... 431
§ 21.2. Неоднородное сверхпроводящее состояние......... 436
§ 21.3. Ферромагнитные сверхпроводники............ 441
§ 21.4. Сдвиг Найта....................... 448
Глава XXII. Туннельный контакт. Эффект Джозефсона....... 451
§ 22.1. Одночастичный туннельный ток.............. 451
§ 22.2. Эффект Джозефсона................... 457
§ 22.3. Микроскопический вывод джозефсоновского тока ..... 461
§ 22.4. Эффект Джозефсона в магнитном поле.......... 466
§ 22.5. Переменный эффект Джозефсона............. 470
§ 22.6. Волны в джозефсоновском контакте............ 474
§ 22.7. Джозефсоновские контакты с прослойкой из нормального
металла и полупроводника ................ 478
§ 22.8. Практические применения эффекта Джозефсона...... 481
§ 22.9. Динамическое резистивное состояние тонкого сверхпроводника при прохождении сверхкритического тока....... 484
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Модель ферромагнитного металла................. 493
2. Фазовые переходы второго рода.................. 497
3. Термодинамика в магнитном поле................ 506
Список литературы......................... 509
Предметный указатель........................ 518
ПРЕДИСЛОВИЕ
Основой этой книги являются курсы лекций, прочитанных автором в МГУ, МФТИ и МИСиС, а также в университетах Дели (Индия) и Лозанны (Швейцария). Она рассчитана на студентов старших курсов университетов и технических вузов, имеющих физические специальности, а также аспирантов, научных работников и преподавателей. Книга требует знакомства с квантовой механикой и статистикой. Никаких специальных сведений о металлах, выходящих за рамки курса общей физики, не требуется.
Часть I, посвященная нормальным металлам, представляет собой значительную переработку книги автора «Введение в теорию нормальных металлов», изданной в СССР в 1972 г., а затем переведенной и изданной в США и в ГДР. Эта часть охватывает следующие темы: электронные спектры металлов, электро-и теплопроводность, гальваномагнитные и термоэлектрические явления, поведение металлов в высокочастотных полях, поглощение звука, ферми-жидкостные явления. Изложена современная концепция энергетических спектров электронов в металлах и методы, позволяющие изучить поведение металлов в постоянных и переменных полях. Показано, как с помощью результатов таких исследований можно восстановить энергетический спектр.
Вместе с тем большое внимание уделено новым результатам по теории металлов: квантовым интерференционным явлениям и проблеме локализации электронов случайным потенциалом, нелинейным эффектам при взаимодействии электронов с электромагнитным полем и звуком, эффекту Кондо и др.
В части II книги изложена теория сверхпроводимости. В настоящее время уже нельзя говорить о «явлении сверхпроводимости». В действительности это новая область физики твердого тела, к которой относится большой круг различных явлений. Многие из них уже начинают применяться на практике, причем не только в физических приборах, а в энергетике, транспорте, медицине, электронике, вычислительной математике. Физика сверхпроводников и, в частности, теория сверхпроводимости изложены во многих книгах. Большая часть их издана давно и во многом устарела. В то же время практически все эти книги написаны либо слишком специально, либо слишком популярно и поэтому
Цена: 150руб.
