第8版 キッテル固体物理学入門

第8版 キッテル固体物理学入門

ハードカバー版
原書名 Introduction to Solid State Physics
著者名 宇野 良清
津屋 昇
新関 駒二郎
森田 章
山下 次郎
発行元 丸善出版
発行年月日 2005年12月
判型 A5 210×148
ページ数 768ページ
ISBN 978-4-621-07656-9
Cコード 3042
ジャンル 物理学 >  物性物理 >  固体論
物理学 >  応用物理

内容紹介

高い評価を得ている固体物理学の定番教科書の最新改訂版。従来の上下2分冊の翻訳版に加えて、全1巻の上製版を刊行する。初級的性格を保持しつつ注目すべき新たな分野を取り入れるという本書の特色をこの版でも生かし、物理的基礎をきちんと押えつつ、実体的・実用的に役立つ教科書となっている。各章の主題の理解をすすめるような演習問題も工夫されている。第8版では、第7版以降の進展を取り入れるとともに、ナノ構造についての新しい章を加え、また、章の順序を入れ替えて、発展の著しい超伝導と磁性体についての章を早い段階で学習するように改められている。

目次

1 結晶構造
 原子の周期的配列
  格子並進ベクトル/単位構造と結晶構造/基本単位格子
 空間格子の基本型
  2次元格子の型/3次元格子の型/
 結晶面の指数
 簡単な結晶構造
  塩化ナトリウム構造/塩化セシウム構造/六方最密構造(hcp)/ダイヤモンド構造/立方硫化亜鉛構造
 原子構造の直接像
 理想的でない結晶構造
  積層不整と構造多形
 結晶構造データ集 
2 波の回折と逆格子
 結晶による波の回折
  ブラッグの法則
 散乱波の振幅
  フーリエ解析/逆格子ベクトル/回折の条件/ラウエ方程式
 ブルリアン・ゾーン
  単純立方(sc)格子の逆格子/体心立方(bcc)格子の逆格子/面心立方(fcc)格子の逆格子
 単位構造のフーリエ解析
  体心立方(bcc)駆使の構造因子/面心立方(fcc)格子の構造因子/原子構造因子
3 結晶結合と弾性定数
 希ガス結晶
  ファン・デル・ワールス―ロンドン相互作用/斥力相互作用/平衡格子定数/凝集エネルギー
 イオン結晶
  静電(マーデルング)エネルギー/マーデルング定数の計算
 共有結合結晶
 金属結晶
 水素結合をもつ結晶
 原子半径
  イオン半径
 弾性ひずみの解析
  膨張/応力成分
 弾性コンプライアンスとスティフネス定数
  弾性エネルギー密度/立法結晶の弾性スティフネス定数/体積弾性率と圧縮率
 立法結晶の弾性波
  [100]方向の弾性波/[110]方向の弾性波 
4 フォノンI:結晶の振動
 単原子結晶の振動
  第1ブルリアン・ゾーン/群速度/長波長の極限/実験的に力定数を決定すること
 基本単位構造が2個の原子を含む格子
 弾性波の量子化
 フォノンの運動量
 フォノンによる非弾性散乱
5 フォノンII :熱的性質
 フォノン比熱
  プランク分布/規準モードの算定/1次元格子における状態密度/3次元格子における状態密度/状態密度に対するデバイ・モデル/デバイのT3法則/状態密度に対するアインシュタイン・モデル/D(ω)に対する一般式
 結晶における非調和相互作用
  熱膨張
 熱伝導率
  フォノン気体の熱抵抗/ウムクラップ過程/格子の不完全性
6 自由電子フェルミ気体
 1次元のエネルギー準位
 フェルミ―ディラックの分布関数に対する温度の効果
 3次元の自由電子気体
 電子気体の比熱
  金属の比熱の実験値
 電気伝導率とオームの法則
  金属の比熱の実験値
 磁場内の運動
  ホール効果
 金属の熱伝導率
  熱伝導率と電気伝導率との比
7 エネルギーバンド
 自由電子に近い電子モデル/
  エネルギーギャップの起因/エネルギーギャップの大きさ
 ブロッホ関数
 クローニッヒ―ペニー・モデル
 周期的ポテンシャル内の電子の波動方程式
  ブロッホの定理の再説/電子の結晶運動量/基本方程式の解/逆格子におけるクローニッヒ―ペニー・モデル/空格子近似/ゾーンの境界付近の近似解
 バンドの中の状態数
  金属と絶縁体
8 半導体
 バンドギャップ
 運動方程式
  hk=Fの物理的な導出/ホール/有効質量/有効質量の物理的解釈/半導体における有効質量/シリコンとゲルマニウム
 固有領域のキャリヤー濃度
  固有伝導領域での移動度
 不純物伝導
  ドナーとアクセプターの熱的イオン化
 熱電効果
 半金属
 超格子
  ブロッホ振動子/ツェナーのトンネル効果
9 フェルミ面と金属
  還元ゾーン形式/周期的ゾーン形式
 フェルミ面の構成
  自由電子に近い電子
 電子軌道,ホール軌道,開いた軌道
 エネルギーバンドの計算
  エネルギーバンドに対する強束縛の近似/ウィグナー―サイツの方法/凝ポテンシャル法
 フェルミ面を研究する実験的方法
  磁場における軌道の量子化/ド・ハース―ファン・アルフェン効果 
10 超伝導
 実験事実
  超伝導の発生/磁場による超伝導の消失/マイスナー効果/比熱/エネルギーギャップ/マイクロ波および赤外領域の諸性質/同位体効果
 理論的考察
  超伝導転位の熱力学/ロンドン方程式/コヒーレンスの長さ/超伝導のBCS理論/BCS基準状態/超伝導リングの中の磁束の量子化/永久電流の持続/第II種超伝導体/1粒子トンネル効果/ジョゼフソン超伝導トンネル効果
 高温超伝導体
11 反磁性と常磁性
 ランジュバンの反磁性方程式
 1個の原子核系における反磁性の量子論
 常磁性
 常磁性の量子論
  希土類イオン/フントの規則/鉄族イオン/結晶場によるエネルギー準位の分裂/軌道角運動量の凍結/分光学的分裂因子/温度に依存しないヴァン・ヴレック常磁性
 常磁性塩のエントロピー不変消磁法による冷却
  核断熱消磁/核消磁
 伝導電子の常磁性磁化率
12 強磁性と反強磁性
 強磁性的秩序
  キュリー点と交換相互作用/飽和磁化の温度依存性/絶対零度における飽和磁化
 マグノン
  マグノンの熱的励起
 中性子の磁気的散乱
 フェリ磁性
  フェリ磁性体のキュリー点と磁化率
 反強磁性
  ネール温度以下の磁化率/反強磁性マグノン
 強磁性体の磁区
  異方性エネルギー/磁区の境界の転移領域/磁区の起因/保磁力とヒステリシス
 単磁区微粒子
  地磁気と生体磁気/磁気力顕微鏡
13 磁気共鳴
 核磁気共鳴
  運動方程式
 吸収線の幅
  運動による吸収線幅の減少
 超微細構造分裂
  実例:常磁性点状欠陥/シリコン中のドナー原子/ナイト・シフト
 核四重極共鳴
  強磁性共鳴(FMR)における形状効果/スピン波共鳴
 反強磁性共鳴
 電子常磁性共鳴
  交換相互作用による吸収線幅の減少・無磁場分裂
 メーザー作用の原理
  3準位メーザー/レーザー
14 プラズモン,ポラリトン,ポーラロン
 電子気体の誘電関数
  プラズマ光学/電磁波の分散式/プラズマ中の横光学モード/縦プラズマ周波数
 プラズモン
 静電的遮蔽
  モットの金属―絶縁体転移/金属内の遮蔽とフォノン
 ポラリトン
  LST関係式
 電子―電子相互作用
  フェルミ気体
 電子―フォノン相互作用:ポーラロン
 1次元金属のパイエルス不安定 
15 光学的過程と励起子
 光反射
  クラマース―クローニッヒの関係式/電子的バンド間遷移
 励起子
  フレンケル励起子/弱結合(モット―ワニエ)励起子/電子―ホール/液滴(EHD)への励起子の凝縮
 結晶中のラマン効果
  X線光電子分光法
 固体中での高速粒子のエネルギー損失
16 誘電体と強誘電体
  マクスウェル方程式
 巨視的な電場
  反分極場E1
 原子の場所の局所電場
  ローレンツ場E2/空洞内の双極子による電場E3
 誘電率と分極率
  電子分極率
 構造相転移
 強誘電性結晶
  強誘電性結晶の分類
 変異型転移
  ソフト光学フォノン/相転移のランダウ理論/2次転移/1次転移/反強誘電性/強誘電性のドメイン/ピエゾ電気  
17 表面と界面の物理
  表面の原子再配列と原子緩和
 表面の結晶学
 表面の電子構造
  仕事関数/熱電子放出/表面準位/表面輸送現象
 2次元チャネルにおける磁気抵抗
  整数量子ホール効果(IQHE)/現実の系におけるIQHE/分数量子ホール効果(FQHE)
 pーn接合
  整流/太陽電池と光起電力検出器/ショットキー障壁
 ヘテロ構造
  n―Nヘテロ接合
 半導体レーザー
 発光ダイオード
18 ナノ構造
  ナノ構造に対する画像化技術
   電子顕微鏡/光学顕微鏡/走査トンネル顕微鏡/原子間力顕微鏡
  1次元系の電子状態
   1次元サブバンド/ファン・ホーヴェ特異性の分光学/1次元金属――クーロン相互作用および格子との結合
  1次元における電気伝導
   コンダクタンス量子化とランダウアー公式/直列2重障壁――共鳴トンネル現象/非干渉性からくる加算性とオームの法則/局在電圧探針とビューティカー―ランダウアー公式
  ゼロ次元系の電子構造
   量子化エネルギー準位/半導体ナノ結晶/金属ドット/離散荷電状態
  ゼロ次元における電気的輸送現象
   クーロン振動/スピン,モット絶縁体および近藤効果,超伝導ドット中のクーパー対
  格子振動および熱的性質
   量子化振動モード/横波型振動/熱容量と熱輸送 
19 非晶質固体
   回折パターン
    単原子アモルファス物質/動径分布関数/ガラス状シリカ(SiO2)の構造
   ガラス
    粘性とホッピング速度
   アモルファス強磁性体
   アモルファス半導体
   アモルファス固体中の低エネルギー励起
    熱容量の計算/熱伝導度
   ファイバー工学
    レイリー減衰 
20 点欠陥
 空格子点
 拡散
  金属
 色中心
  F中心/アルカリハライドのその他の中心      
21 転移
 単結晶のずれ変形に対する強度
  すべり
 転位
  バーガース・ベクトル/転位の応力の場/小角度の結晶粒界/転位密度/転位増殖とすべり
 合金の強度
 転位と結晶成長
  ホイスカー(ひげ結晶)
 物質の硬度 
22 合金
 一般的考察
 置換型の固溶体――ヒューム―ロザリーの規則
 規則―不規則変態
  秩序化の初等理論
 状態図
 遷移金属の合金
 近藤効果
付録A 反射線の温度変化
付録B 格子和の計算に関するエバルトの方法
 規則正しい並んだ双極子の格子和についてのエバルト―コーンフェルトの方法
付録C 弾性波の量子化:フォノン
 フォノン座標 生成および消滅演算子 
付録D フェルミ-ディラックの分布関数
付録E dk/dt方程式の導出
付録F ボルツマンの輸送方程式
 粒子の拡散/古典分布/フェルミ―ディラックの分布/電気伝導率
付録G ベクトルポテンシャル,場の運動量,ゲージ変換
  ラグランジュ運動方程式/ハミルトニアンの導出/場の運動量
 ゲージ変換
  ロンドン方程式におけるゲージ 
付録H クーパー対
付録I ギンツブルク―ランダウ方程式
付録J 電子とフォノンの衝突

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