納得しながら学べる物理シリーズ 4 納得しながら 電子物性

岸野 正剛(著)

岸野 正剛(著)

定価 3,740 円(本体 3,400 円+税)

A5判/212ページ
刊行日:2015年11月20日
ISBN:978-4-254-13644-9 C3342

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内容紹介

基礎を丁寧に解説〔内容〕物性を学ぶ上で抑えておくべき基礎事項/結晶の構造/物質のマクロな性質を決める量子統計/エネルギーバンドとフェルミ準位/熱現象/電気伝導/半導体/半導体の応用/磁性と誘電体/超伝導と光物性

編集部から

目次

1 物性を学ぶ上で抑えておくべき基礎事項
 1.1 物性の成り立ち
  1.1.1 電子の振る舞いと量子力学
  1.1.2 原子と結合
  1.1.3 結晶
  1.1.4 エネルギー準位とエネルギーバンド
  1.1.5 粒子の統計
 1.2 原子の中の電子のエネルギー
  1.2.1 電子の量子力学に基づく性質
  1.2.2 原子の中の電子のエネルギーと量子状態
  1.2.3 分子のエネルギー準位
  1.2.4 固体のエネルギーバンド
 1.3 原子の結合
  1.3.1 原子が結合する理由
  1.3.2 共有結合
  1.3.3 イオン結合
  1.3.4 金属結合
  1.3.5 2 次結合
 1.4 原子のつまり方
  1.4.1 原子のつまり方の基本
  1.4.2 指向性結合をした原子結合
  1.4.3 指向性がない場合の原子結合
2 結晶の構造
 2.1 材料の基礎としての結晶とその形態
 2.2 空間格子
 2.3 結晶面と結晶方位
 2.4 代表的な結晶構造
  2.4.1 塩化セシウム構造
  2.4.2 塩化ナトリウム
  2.4.3 ダイヤモンド構造および立方硫化亜鉛(閃亜鉛鉱) 構造
  2.4.4 六方最密構造
 2.5 単結晶以外の固体の形態
  2.5.1 多結晶
  2.5.2 非晶質
  2.5.3 多重相固体
 2.6 結晶の不完全さと構造欠陥および電子欠陥
  2.6.1 結晶の不完全さ
  2.6.2 構造欠陥
  2.6.3 電気的欠陥
3 物質のマクロな性質を決める量子統計
 3.1 物性に統計が関わる理由
  3.1.1 統計力学と物性
  3.1.2 平均と分布
 3.2 量子統計力学
  3.2.1 古典統計力学と量子統計力学の違い
  3.2.2 量子統計の分布
  3.2.3 ボース統計分布
  3.2.4 フェルミ統計分布
4 固体のエネルギーバンドとフェルミ推定
 4.1 固体中の自由電子の振る舞いと完全に自由な電子の運動エネルギー
 4.2 周期ポテンシャルとブリルアン・ゾーン
  4.2.1 周期ポテンシャルとエネルギーギャップ
  4.2.2 ブリルアン・ゾーン
  4.2.3 電子の波の周期性とブロッホの定理,および還元ブリルアン・ゾーン
 4.3 固体のエネルギーバンド
 4.4 フェルミ準位
 4.5 状態密度
5 固体の熱現象
 5.1 内部エネルギーと比熱
 5.2 格子振動とフォノン
 5.3 格子比熱
 5.4 電子比熱
 5.5 熱伝導
6 電気伝導
 6.1 金属の電気伝導
  6.1.1 電子の移動度と電気伝導率
  6.1.2 衝突の緩和時間と電気伝導率および抵抗率の関係
 6.2 有効質量
 6.3 エネルギーバンドと電気伝導
 6.4 金属,絶縁体および半導体の違い
7 半導体
 7.1 半導体のエネルギーバンド・モデルと有効質量
  7.1.1 真性半導体およびn 形とp 形半導体の由来
  7.1.2 還元ブリルアン・ゾーン形式のE{k 曲線と半導体のエネルギーバンド図
 7.2 不純物半導体およびキャリア密度とその移動度
  7.2.1 不純物半導体とn 形半導体およびp 形半導体
  7.2.2 キャリアの移動度と半導体の電気伝導度
  7.2.3 真性半導体のキャリア密度
  7.2.4 半導体のキャリア密度の温度依存性
 7.3 ドナーとアクセプタの作るエネルギー準位
  7.3.1 ドナーとアクセプタの作る局在準位
  7.3.2 ドナー準位やアクセプタ準位は浅い準位
 7.4 禁制帯中の深いエネルギー準位とその役割
8 半導体の応用
 8.1 半導体にはなぜ高純度と高クリーン度が必要か
  8.1.1 半導体デバイスの動作不良を惹き起すごく微量なナトリウム汚染
  8.1.2 半導体デバイスの不良事故を惹き起すごく微量な重金属不純物
 8.2 半導体のフェルミ準位とその重要性
 8.3 接触電位差とエネルギー障壁
  8.3.1 金属と金属の接合において生じる接触電位差
  8.3.2 金属と半導体の接合において生じる接触電位差
  8.3.3 n 形半導体とp 形半導体の接合にできる内部電位
 8.4 半導体デバイスの動作原理の基本
  8.4.1 p{n 接合ダイオードの動作原理
  8.4.2 n{p{n バイポーラ・トランジスタの動作原理
  8.4.3 MOS 構造の電界効果
 8.5 半導体デバイス
  8.5.1 半導体デバイスの主な機能とデバイスの種類
  8.5.2 p{n 接合ダイオード
  8.5.3 バイポーラ・トランジスタ
  8.5.4 MOS トランジスタ
 8.6 そのほかの半導体デバイス
9 磁性と誘電体
 9.1 磁性
  9.1.1 磁気の発生原因
  9.1.2 磁界,磁束密度,および磁化
  9.1.3 反磁性と常磁性
  9.1.4 自発磁化に基づく強磁性,反強磁性,およびフェリ磁性
  9.1.5 強磁性体のヒステリシス曲線と磁区
  9.1.6 磁性材料と応用
 9.2 誘電体
  9.2.1 誘電性と磁性の対応関係
  9.2.2 誘電分極
  9.2.2 誘電分極
  9.2.3 誘電率および平行平板電極間に挿入した誘電体中の電界と電束密度
  9.2.4 強誘電体
10 超伝導と光物性
 10.1 超伝導
  10.1.1 超伝導の発見と概要
  10.1.2 臨界磁界と臨界電流
  10.1.3 マイスナー効果と第一種超伝導体
  10.1.4 ロンドン方程式と侵入距離
  10.1.5 界面エネルギーと第二種超伝導体
  10.1.6 超伝導体への磁界の侵入と渦糸および磁束量子
  10.1.7 磁束のピン止めと格子欠陥
  10.1.8 BCS 理論について
  10.1.9 酸化物高温超伝導
  10.1.9 酸化物高温超伝導
  10.1.10 超伝導の応用
 10.2 光物性
  10.2.1 光は電磁波
  10.2.2 屈折,励起子,吸収および発光
  10.2.3 ルミネッセンス
  10.2.4 発光素子とレーザ
  10.2.5 光電効果
  10.2.6 光起電力および太陽電池
A.演習問題の解答
索引

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