| 第1章 固体の構造と電子状態 1 |
| 1.1 固体の分類 1 |
| 1.2 1次元固体中の電子の振舞 2 |
| 1.2.1 周期的ポテンシャル中での電子の運動 3 |
| 1.2.2 ブロッホの定理とブロッホ関数 4 |
| 1.2.3 摂動論による固有エネルギーと波動関数 7 |
| 1.2.4 摂動論が使えない場合 8 |
| 1.2.5 エネルギー・バンド 10 |
| 1.3 クロニッヒ－ペニーモデル l1 |
| 1.4 エネルギー・バンドと固体の性質 13 |
| 1.5 ブロッホ関数とワニア関数 17 |
| 1.5.1 ワニア関数 17 |
| 1.5.2 ワニア関数の性質 18 |
| 1.6 タイト・バインディング近似 20 |
| 第2章 結晶の構造とエネルギー・バンド 23 |
| 2.1 2次元格子構造と結晶構造 23 |
| 2.1.1 並進ベクトル 23 |
| 2.1.2 複雑な結晶構造と単位構造，単位胞 25 |
| 2.2 3次元結晶構造 26 |
| 2.2.1 単純立方結晶 26 |
| 2.2.2 体心立方結晶 27 |
| 2.2.3 面心立方結晶 28 |
| 2.2.4 六方最密結晶 28 |
| 2.2.5 食塩型結晶 30 |
| 2.3 3次元結晶の電子状態 31 |
| 2.3.1 ブロッホの定理 31 |
| 2.3.2 エネルギー・バンド構造とブリユアン・ゾーン 33 |
| 2.3.3 ブリユアン・ゾーンとバンド・ギャップ 35 |
| 2.3.4 ワニア関数とタイト・バインディング近似 36 |
| 2.4 エネルギー・バンドと固体の性質 38 |
| 2.5 カーボン・ナノチューブ 40 |
| 2.5.1 炭素シートのバンド構造 41 |
| 2.5.2 ブリユアン・ゾーン 43 |
| 2.5.3 カーボン・ナノチューブの電子状態 45 |
| 第3章 格子振動 48 |
| 3.1 1次元モデル 48 |
| 3.1.1 ハミルトニアンの対角化 49 |
| 3.1.2 フーリエ変換 50 |
| 3.1.3 基底状態と励起状態 52 |
| 3.2 3次元系の格子振動 54 |
| 3.2.1 簡単なモデル 55 |
| 3.2.2 ハミルトニアンの対角化 55 |
| 3.2.3 縦波と横波 57 |
| 3.3 音響モードと光学モード 58 |
| 3.4 電子・格子相互作用 63 |
| 3.5 パイエルス転移 65 |
| 第4章 固体の熱的性質－比熱 70 |
| 4.1 比熱の古典理論 71 |
| 4.2 上上熱の量子力学的理論 74 |
| 4.3 電子比熱 77 |
| 4.3.1 金属の電子比熱 79 |
| 4.3.2 絶縁体の電子比熱 80 |
| 4.4 高温での固体の比熱 84 |
| 4.5 低温での固体の比熱 85 |
| 第5章 電磁波と固体の相互作用 87 |
| 5.1 電場と固体の相互作用 87 |
| 電子と電場の相互作用 88 |
| 5.2 電磁波の吸収 90 |
| 5.3 誘電率 92 |
| 5.3.1 絶縁体の誘電率 96 |
| 5.3.2 金属の誘電率Ⅰ－振動数に依存する誘電率 97 |
| 5.3.3 金属の誘電率Ⅱ－波数に依存する誘電率 98 |
| 5.3.4 プラズマ振動 100 |
| 5.4 固体による光の反射 101 |
| 5.5 固体中の光の透過 105 |
| 5.6 励起子 106 |
| 5.7 特別な系での電磁波と固体の相互作用 109 |
| 5.7.1 金属微粒子による光の吸収 109 |
| 5.7.2 全反射とエバネッセント波 111 |
| 5.8 フォトニック結晶 112 |
| 第6章 電気伝導 116 |
| 6.1 電気伝導の現象論 117 |
| 6.2 不純物による電気抵抗 119 |
| 電気伝導率とコンダクタンス 121 |
| 6.3 電気伝導の量子論－久保の理論とランダウアーの理論 122 |
| 6.3.1 久保の理論 123 |
| 6.3.2 ランダウアーの理論 129 |
| 6.3.3 ランダウアーの理論の検証 132 |
| 6.3.4 コンダクタンスの量子化 134 |
| 6.4 アンダーソン局在 135 |
| 6.4.1 局在した固有状態 137 |
| 6.4.2 アンダーソン局在に関する問題 140 |
| 第7章 電気伝導Ⅱ－半導体における電気伝導 146 |
| 7.1 半導体中の不純物 146 |
| 7.1.1 不純物準位 146 |
| 7.1.2 不純物準位と化学ポテンシャル 149 |
| 7.1.3 半導体におけるアンダーソン局在 151 |
| 7.2 n型半導体，p型半導体とその応用 152 |
| 7.2.1 MOSFET 152 |
| 7.2.2 へテロ接合 156 |
| 第8章 磁場中の電子の運動 158 |
| 8.1 磁場中の電子の古典論 158 |
| 8.2 磁場中の電気伝導 160 |
| 8.3 電気伝導率テンソルと測定 161 |
| 8.3.1 コルビノ円盤 163 |
| 8.3.2 ホール効果 164 |
| 8.4 磁場中の電子の量子論 165 |
| 8.5 磁場中の2次元電子系 168 |
| 磁場中の2次元電子系のホール効果 169 |
| 8.6 量子ホール効果 171 |
| 8.6.1 強磁場中の電子状態 171 |
| 8.6.2 強磁場中の電子状態と電気伝導率 174 |
| 8.6.3 量子ホール効果の理論 177 |
| 第9章 超伝導 184 |
| 9.1 超伝導とは 184 |
| 9.2 超伝導の特徴 186 |
| 9.2.1 電気抵抗の消失 186 |
| 9.2.2 マイスナー効果 186 |
| 9.2.3 磁場による臨界温度の低下 187 |
| 9.2.4 2次の相転移 187 |
| 9.3 ロンドン方程式 188 |
| 9.3.1 マイスナー効果とロンドン方程式 188 |
| 9.3.2 ロンドン方程式の解 190 |
| 9.3.3 ロンドン方程式の意味 192 |
| 9.4 ギンズブルグ－ランダウの理論 194 |
| 9.4.1 超伝導状態の自由エネルギー 194 |
| 9.4.2 ギンズブルグ－ランダウ方程式 198 |
| 9.4.3 ギンズブルグ－ランダウ方程式の解 201 |
| 9.4.4 第2種の超伝導体 203 |
| 章末問題解答 209 |
| 付録A. 並進演算子 216 |
| 付録B. 群速度と位相速度 217 |
| 付録C. 遮蔽効果 220 |
| 付録D. ヤコビの行列式 223 |
| 付録E. 力ノニカル分布と大力ノニカル分布 224 |
| 付録F. 直接ギャップと間接ギャップ 226 |
| 付録G. 物質中のマクスウェル方程式について 227 |
| 索引 229 |
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