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書籍詳細

  固体物性の基礎
- 工科系学生と技術者のために -

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菊地栄 日立東部セミコンダクタ(株)・群馬高専非常勤講師  著

発行年月日:1993/08/30 , 判 型: A5,  ページ数:308頁

ISBN:978-4-339-00615-5,  定 価:3,996円 (本体3,700円+税)

本書は,固体電子素子やその材料の勉強を志す工科系学生や技術者に量子論と固体物性の基本原理を理解させる目的で書かれたものである。応用力を高めるため,さらに高度な専門書につなぐため,問題の数式的取扱いに重点をおいた。

【目次】

1. 古典物理学の行き詰まりと量子論の誕生
 1.1 気体分子運動論と古典統計
  1.1.1 理想気体のエントロピー
  1.1.2 気体の圧力と分子のエネルギー
  1.1.3 エネルギー等配則
1. 古典物理学の行き詰まりと量子論の誕生
 1.1 気体分子運動論と古典統計
  1.1.1 理想気体のエントロピー
  1.1.2 気体の圧力と分子のエネルギー
  1.1.3 エネルギー等配則
  1.1.4 エントロピーと熱力学的重率に関するボルツマンの関係式
  1.1.5 ボルツマンのエネルギー分布則
 1.2 黒体熱放射とプランクの量子仮説
  1.2.1 熱放射
  1.2.2 放射度、吸収能および黒体
  1.2.3 キルヒホッフの法則と黒体放射
  1.2.4 単色放射についての放射式エネルギー量子概念の導入
 1.3 気体理論の固体への展開と固体の非熱の量子論
  1.3.1 固体の比熱の古典論、デューロン・プティの法則
  1.3.2 固体の比熱の量子論
 1.4 電子の発見、その電荷と質量
  1.4.1 電子の発見
  1.4.2 ミリカンの電子電荷の測定
  1.4.3 電子の比重電荷と質量の決定
 1.5 アインシュタインの特殊相対性理論
  1.5.1 マイケルソン・モーレイの実験
  1.5.2 特殊相対性理論とローレンツ・アインシュタイン変換
  1.5.3 ローレンツ・アインシュタイン変換から導かれる重要な関係
 1
.6 アインシュタインの光量子理論
 1.7 コンプトン効果と光の粒子性
2. 古典量子論と原子構造
 2.1 水素原子の発光スペクトル
  2.1.1 スペクトルの規則性とスペクトル系列
  2.1.2 スペクトル項結合の原理
 2.2 ボーアの原子理論
 2.3 ゾンマーフェルトの楕円軌道モデルと量子論
  2.3.1 量子化条件の拡張
  2.3.2 2次元座標における運動の極座標表示
  2.3.3 ケプラーの法則とゾンマーフェルトの水素原子理論
  2.3.4 量子数
3. 量子力学の確率と簡単なモデルへの適用
 3.1 ド・ブロイの波動理論と物質波
  3.1.1 ド・ブロイの物質粒子の波動説
  3.1.2 古典的波動方程式
 3.2 シュレーディンガーの波動方程式
  3.2.1 時間に依存しないシュレーディンガー(Schrodinger)方程式
  3.2.2 時間に依存するシュレーディンガー方程式
  3.2.3 波動関数の物理的意味
 3.3 量子力学の基礎原理
  3.3.1 線形演算子と交換関係
  3.3.2 線形演算子と固有値と固有関数
  3.3.3 エルミート演算子
  3.3.4 エルミート演算子の固有関数の直交性
  3.3.5 直交関数系による関数の展開と縮退した関数の直交化
  3.3.6 重ね合せの原理
  3.3.7 力学量が一定の値をとる確率
  3.3.8 平均値
  3.3.9 共通の固有関数と演算子の可換性
  3.3.10 確率密度と確率流
  3.3.11 定常状態
  3.3.12 エーレンフェスト
  3.3.13 運動方程式と保存則
 3.4 量子力学的線形調和振動子
 3.5 水素様原子
  3.5.1 角度部分の方程式の解と角運動量
  3.5.2 動径方程式の解
  3.5.3 水素様原子のシュレーディンガー方程式の解のまとめ
  3.5.4 水素様原子の固有関数Y(θ、φ)の極座標図とR関数グラフ
 3.6 アルカリ金属原子
4. 量子力学の展開
 4.1 縮退のない固有値に対する摂動理論
 4.2 時間を含む摂動と放射
  4.2.1 係数変化の理論
  4.2.2 時間に依存しない摂動が短時間作用する場合
  4.2.3 時間に依存する摂動による光の放出と吸収
 4.3 電子のスピンと相対論的量子論、エネルギーの微細構造
  4.3.1 電子のスピン仮設とその実験的証明
  4.3.2 パウリのスピン理論(Pauli's spin theorey)
  4.3.3 場のない場合のディラック方程式(Dirac equation)
  4.3.4 場のある場合のディラック方程式
  4.3.5 中心力場に対するディラック方程式
  4.3.6 角運動量と磁気モーメントの古典的ベクトル模型、ゼーマン効果
 4.
4 多電子原子
  4.4.1 ヘリウム原子のスペクトル
  4.4.2 交換縮退
  4.4.3 ヘリウム原子に対するシュレーディンガー方程式の解
  4.4.4 パウリの原理
  4.4.5 ヘリウム原子の一重状態と三重状態
  4.4.6 数個の価電子をもつ原子のベクトル模型
  4.4
.7 原子の電子殻構造
 4.5 量子統計
5. 共有結合分子
 5.1 水素分子
 5.2 水(H2O)
 5.3 sp3混成軌道と炭素化合物
 5.4 sp2混成
 5.5 sp混成
6. 固体の結晶構造
 6.1 結晶格子
 6.2 逆格子
 6.3 簡単な結晶格子の取扱い例
  6.3.1 面心立法(f.c.c.)と体心立法(b.c.c.)
  6.3.2 六法最密格子
  6.3.3 ダイヤモンド(diamonnd)形格子
 6.4 ブラッグ反射とブリュアン域
  6.4.1 ブラッグ反射
  6.4.2 ブリュアン域
  6.4.3 結晶の構造解析
7. 格子振動とフォノン
 7.1 同種原子の無限1次元格子の弾性波
 7.2 同種原子の有限長1次元格子の振動モード
  7.2.1 定常波境界条件
  7.2.2 周期的境界条件
 7.3 振動モードの調和振動子の等価性
 7.4 格子振動の量子化とフォノン
 7.5 3次元格子の振動
8. 結晶中の電子状態とバンド理論
 8.1 金属の自由電子模型
 8.2 ブロッホの定理
 8.3 バンド理論1(ほとんど自由な近似)
 8.4 バンド理論2(強い結合の近似)
9. 固体の自由電子物性
 9.1 結晶中の自由電子、正孔の運動
  9.1.1 電子と正孔の運動方程式
  9.1.2 有効質量(effective mass)
  9.1.3 状態密度
  9.1.4 ワニエ関数と有効質量近似方程式
 9.2 エネルギーバンド構造と固体の分類
 9.3 金属のフェルミ面
  9.3.1 アルカリ金属(b.c.c.)
  9.3.2 貴金属(Cu,Ag,Au,f.c.c.)
  9.3.3 多価金属
 9.4 結晶内電子の光学遷移
 9.5 フォノンによる電子の散乱
 9.6 半導体のエネルギーバンド構造とエネルギー面
  9.6.1 不純物中心と不純物半導体
  9.6.2 半導体のエネルギーバンド構造
  9.6.3 サイクロトロン共鳴と電子、正孔の有効質量とエネルギー面
 9.7 自由電子と正孔の統計
  9.7.1 金属の自由電子ガスの統計
  9.7.2 半導体の電子、正孔の統計
 9.8 電気伝導
  9.8.1 ボルツマンの輸送方程式
  9.8.2 ゾンマーフェルトの電気伝導理論
  9.8.3 マチーゼンの法則(Matthiessen's law)
  9.8.4 高温での電気伝導率の温度依存性
  9.8.5 半導体の電気伝導
10. 結晶の格子原子とその殻電子の物性
 10.1 磁性
  10.1.1 永久磁気双極子の源
  10.1.2 格子点原子のボーア磁子数(有効ボーア磁子数)
  10.1.3 格子点スピン間の相互作用と固体の磁性
  10.1.4 常磁性
  10.1.5 強磁性のスピン波理論
  10.1.6 磁区構造
  10.1.7 反強磁性
  10.1.8 フェリ磁性
 10.2 誘電的性質
  10.2.1 電気分極の発生機構
  10.2.2 電子分極
  10.2.3 配向分極
  10.2.4 イオン分極
  10.2.5 分極の振動電場依存性
  10.2.6 強誘電体と反強誘電体
付表
引用・参考文献
索引

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