1 結晶構造 1 |
原子の周期的配列 1 |
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 6 |
2次元格子の型 |
3次元格子の型 |
結晶面の指数 13 |
簡単な結晶構造 15 |
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 21 |
理想的でない結晶構造 22 |
積層不整と構造多形 |
結晶構造データ集 23 |
まとめ 23 |
問題 23 |
2 波の回折と逆格子 27 |
結晶による波の回折 27 |
プラッグの法則 |
散乱波の振幅 30 |
フーリエ解析 |
逆格子ベクトル |
回折の条件 |
ラウエ方程式 |
ブリルアン・ゾーン 37 |
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 44 |
体心立方(bcc)格子の構造因子 |
面心立方(foc)格子の構造因子 |
原子構造因子 |
まとめ 49 |
問題 50 |
3 結晶結合と弾性定数 52 |
希ガス結晶 52 |
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 65 |
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 71 |
金属結晶 75 |
水素結合をもつ結晶 76 |
原子半径 77 |
イオン半径 |
弾性ひずみの解析 79 |
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 83 |
弾性エネルギー密度 |
立方結晶の弾性スティフネス定数 |
体積弾性率と圧縮率 |
立方結晶の弾性波 87 |
[100]方向の弾性波 |
[110]方向の弾性波 |
まとめ 92 |
問題 93 |
4 フォノンI:結晶の振動 97 |
単原子結晶の振動 97 |
第1ブリルアン・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 |
基本格子が2個の原子を含む格子 103 |
弾性波の量子化 108 |
フォノンの運動量 109 |
フォノンによる非弾性散乱 110 |
まとめ 111 |
問題 112 |
5 フォノンII:熱的性質 114 |
フォノン比熱 114 |
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 128 |
熱膨張 |
熱伝導率 130 |
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 |
問題 138 |
6 自由電子フェルミ気体 140 |
1次元のエネルギー準位 142 |
フェルミ-ディラックの分布関数に対する温度の効果 144 |
3次元の自由電子気体 145 |
電子気体の比熱 150 |
金属の比熱の実験値 |
電気伝導率のオームの法則 157 |
金属の電気抵抗の実験値 |
ウムクラップ散乱 |
磁場内の運動 163 |
ホール効果 |
金属の熱伝導率 167 |
熱伝導率の電気伝導率との比 |
問題 168 |
7 エネルギーバンド 171 |
自由電子に近い電子モデル 173 |
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 177 |
クローニッヒ-ペニー・モデル 178 |
周期的ポテンシャル内の電子の波動方程式 180 |
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 191 |
金属と絶縁体 |
まとめ 193 |
問題 194 |
8. 半導体 196 |
バンドキャップ 199 |
運動方程式 201 |
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 216 |
固有伝導領域での移動度 |
不純物伝導 222 |
ドナーとアクセプターの熱的イオン化 |
熱電効果 228 |
半金属 230 |
超格子 231 |
ブロッホ振動子 |
ツェナーのトンネル効果 |
まとめ 232 |
問題 233 |
9 フェルミ面と金属 235 |
還元ゾーン形式 周期的ゾーン形式 |
フェルミ面の構成 240 |
自由電子に近い電子 |
電子軌道,ホール軌道,開いた軌道 245 |
エネルギーバンドの計算 247 |
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 |
擬ポテンシャル法 |
フェルミ面を研究する実験的方法 259 |
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 |
まとめ 272 |
問題 272 |
10 超伝導 276 |
実験事実 276 |
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 289 |
超伝導転移の熱力学 |
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 315 |
まとめ 316 |
問題 317 |
参考文献 318 |
付録A 反射線の温度変化 付1 |
付録B 格子和の計算に関するエバルトの方法 付5 |
規則正しく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 付10 |
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15 |
付録E dk/dt方程式の導出 付18 |
付録F ボルツマンの輸送方程式 付20 |
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,ゲージの変換 付26 |
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 付29 |
ロンドン方程式におけるゲージ |
付録H クーパー対 付31 |
付録I ギンツブルク-ランダウ方程式 付34 |
付録J 電子とフォノンの衝突 付39 |
索引 索1 |
11 反磁性と常磁性 319 |
ランジュバンの反磁性方程式 320 |
1個の原子核系における反磁性の量子論 322 |
常磁性 323 |
常磁性の量子論 323 |
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・ヴレッグ常磁性 |
常磁性塩のエントロピー不変消磁法による冷却 335 |
核断熱消磁 |
核消磁 |
伝導電子の常磁性磁化率 338 |
まとめ 340 |
問題 341 |
12 強磁性と反強磁性 344 |
強磁性的秩序 344 |
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 353 |
マグノンの熱的励起 |
中性子の磁気的散乱 358 |
フェリ磁性 359 |
フェリ磁性体のキュリー点と磁化率 |
反強磁性 363 |
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 370 |
異方性エネルギー |
磁区境界の転移領域 |
磁区の生因 |
保磁力とヒステリシス |
単磁区微粒子 379 |
地磁気と生体磁気 |
磁気力顕微鏡 |
まとめ 382 |
問題 383 |
13 磁気共鳴 386 |
核磁気共鳴 387 |
運動方程式 |
吸収線の幅 394 |
運動による吸収線幅の減少 |
超微細構造分裂 397 |
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 403 |
強磁性共鳴 404 |
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 409 |
電子常磁性共鳴 411 |
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 412 |
3準位メーザー |
レーザー |
まとめ 416 |
問題 417 |
14 プラズモン,ポラリトン,ポーラロン 419 |
電子気体の誘電関数 419 |
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 427 |
静電的遮蔽 429 |
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 437 |
LST関係式 |
電子-電子相互作用 445 |
フェルミ液体 |
電子-フォノン相互作用:ポーラロン 448 |
1次元金属のパイエルス不安定 451 |
まとめ 453 |
問題 453 |
15 光学的過程と励起子 457 |
光反射 457 |
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 464 |
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 475 |
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 479 |
まとめ 481 |
問題 481 |
16 誘電体と強誘電体 484 |
マクスウェル方程式 |
分極 |
巨規的な電場 486 |
反分極場E₁ |
原子の場所の局所電場 490 |
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 493 |
電子分極率 |
構造相転移 497 |
強誘電性結晶 499 |
強誘電性結晶の分類 |
変位型転移 503 |
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 |
まとめ 516 |
問題 517 |
17 表面および界面の物理学 521 |
表面の原子再配列と原子緩和 |
表面の結晶学 523 |
表面の電子構造 528 |
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 532 |
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-n接合 538 |
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 543 |
n-Nヘテロ接合 |
半導体レーザー 546 |
発光ダイオード 548 |
問題 550 |
18 ナノ構造 553 |
ナノ構造に対する画像化技術 556 |
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 566 |
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 572 |
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ーカー-ランダウアー公式 |
ゼロ次元系の電子構造 585 |
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 593 |
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 600 |
量子化振動モード |
横波型振動 |
熱容量と熱輸送 |
まとめ 606 |
問題 606 |
19 非晶質固体 609 |
回折パターン 609 |
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 616 |
粘性とホッピング速度 |
アモルファス強磁性体 618 |
アモルファス半導体 620 |
アモルファス固体中の低エネルギー励起 622 |
熱容量の計算 |
熱伝導度 |
ファイバー光学 625 |
レイリー減衰 |
問題 627 |
20 点欠陥 628 |
空格子点 628 |
拡散 632 |
金属 |
色中心 636 |
F中心 |
アルカリハライドのその他の中心 |
問題 640 |
21 転位 641 |
単結晶のずれ変形に対する強度 641 |
すべり |
転位 644 |
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 656 |
転位と結晶成長 660 |
ホイスカー(ひげ結晶) |
物質の硬度 662 |
問題 664 |
22 合金 665 |
一般的考察 665 |
置換型の固溶体―ヒューム-ロザリーの規則 669 |
規則-不規則変態 673 |
秩序化の初等理論 |
状態図 678 |
遷移金属の合金 681 |
近藤効果 684 |
問題 687 |