| 1 ナノテクノロジーと材料デバイスの本質および本書の展開 |
| 1.1 ナノテクノロジーの進展 1 |
| 1.2 光と電子の振る舞い 5 |
| 1.3 量子理論の概念設計 6 |
| 1.4 各章の内容 11 |
| 1.5 コラム【Funny Quantum】について 14 |
| 2 周期表と結晶構造 |
| 2.1 元素と周期表 16 |
| 2.2 原子の性質 19 |
| 2.3 原子の結合 22 |
| 2.4 結晶構造の基礎 24 |
| 2.5 周期表と結晶構造 30 |
| 2.6 凝集エネルギーと弾性係数 32 |
| 2.7 電気陰性度 35 |
| 2.8 イオン結合と結晶構造 37 |
| 2.9 イオン性，共有結合性と結晶構造 39 |
| 2.10 結合半径と結晶構造 43 |
| 2.11 結晶構造と材料 46 |
| 演習問題 47 |
| 3 材料デバイスのための電子論 |
| 3.1 電子の基本的な七つの性質 48 |
| 3.2 量子力学の組み立て 52 |
| 3.2.1 量子論の四つの原則 52 |
| 3.2.2 シュレーディンガーの波動方程式 54 |
| 3.2.3 演算子 : 見えないψから見える物理量（期待値）へ 58 |
| 3.2.4 定常状態にある電子の量子的要点 59 |
| 3.3 金属の中の自由電子 64 |
| 3.4 準自由電子近似（NFE）とエネルギーバンド 70 |
| 3.4.1 周期的な陽イオンポテンシャルの影響 70 |
| 3.4.2 準自由電子近似と擬ポテンシャル法 71 |
| 3.4.3 一平面波近似（One OPW）法 74 |
| 3.5 表面・界面の電子状態 76 |
| 3.5.1 仕事関数と接触電位差 76 |
| 3.5.2 電子のトンネル現象 78 |
| 3.6 金属・半導体・絶縁体の性質 82 |
| 3.6.1 エネルギー状態密度とバンドギャップ 82 |
| 3.6.2 金属と半導体の導電率 85 |
| 演習問題 90 |
| 4 材料からデバイス応用へ |
| 4.1 材料と欠陥 91 |
| 4.2 過剰エネルギーと合金の混合安定性 94 |
| 4.3 自由エネルギーと混合安定性 97 |
| 4.4 固溶度と温度 100 |
| 4.5 平衡状態図 102 |
| 4.6 超格子，ヘテロ構造の安定性 105 |
| 4.7 自由エネルギーと成長様式 111 |
| 4.8 材料とデバイス応用 115 |
| 演習問題 116 |
| 5 半導体デバイス |
| 5.1 半導体のバンド構造 117 |
| 5.2 ドナーとアクセプタ 120 |
| 5.3 ダイオードとトランジスタ 124 |
| 5.4 発光ダイオード 128 |
| 5.5 半導体レーザ 132 |
| 5.6 混晶半導体 138 |
| 5.7 ヘテロ接合とバンド不連続 141 |
| 5.8 ヘテロ接合デバイス 143 |
| 5.9 材料と半導体デバイス 146 |
| 演習問題 147 |
| 6 エネルギー変換のデバイス |
| 6.1 熱・光変換 148 |
| 6.1.1 黒体放射 148 |
| 6.1.2 光の波長・エネルギーとその特性 150 |
| 6.1.3 地球温暖化のメカニズム 152 |
| 6.2 熱・電気変換 153 |
| 6.2.1 電子による熱伝導 153 |
| 6.2.2 熱電効果 158 |
| 6.3 光・電気変換 160 |
| 6.4 化学・電気変換 161 |
| 6.5 生物・電気変換 165 |
| 6.5.1 微生物燃料電池の原理 166 |
| 6.5.2 ヘドロ燃料電池への応用実験例 168 |
| 演習問題 172 |
| コラム【Funny Quantum】 |
| 波動関数Ψの表現とその意味 9 |
| 波動関数（空オン）の重ね合わせ状態 24 |
| シュレーディンガーの猫 56 |
| 波動関数のエンタングル（縁誕具留） 63 |
| 量子ゼノン効果 109 |
| 量子現象の遅延選択 135 |
| 思考デバイスとしての量子論理 156 |
| 引用・参考文献 173 |
| 演習問題の解答 175 |
| 索引 181 |
| 1 ナノテクノロジーと材料デバイスの本質および本書の展開 |
| 1.1 ナノテクノロジーの進展 1 |
| 1.2 光と電子の振る舞い 5 |
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