内容紹介
現代の「電気電子材料」の講義のスタイルに合った、待望の教科書!
中部圏における電気・電子・情報系学科の大学学部向け2単位用のテキストシリーズの一巻。本書は、種々の材料の特性と応用をわかりやすく解説するとともに、今後活用分野の発展が予想される有機材料、ナノ材料までを解説する教科書。章末にはまとめと演習問題が充実。
このような方におすすめ
電気・電子・情報系の学科の大学学部1、2年生
目次
主要目次
序章 電気・電子材料の学び方
1章 電気・電子材料の基礎(1)
2章 電気・電子材料の基礎(2) バンド構造と電気的特性
3章 半導体材料の性質
4章 半導体材料のデバイス応用
5章 電気を通す導電材料とその性質
6章 誘電体材料とその応用
7章 絶縁材料とその性質
8章 磁性材料の基礎
9章 さまざまな磁性材料とその応用
10章 新しい機能材料(1)光応用素子材料
11章 新しい機能材料(2)有機・バイオエレクトロニクス
12章 新しい機能材料(3)ナノ材料:極微細構造で発現する機能と魅力
参考図書
演習問題の解答
索引
詳細目次
序章 電気・電子材料の学び方
1 電気・電子工学の発展と材料技術
2 電気・電子材料でなにを学ぶか
3 電気・電子材料を学ぶのに必要な基礎知識
1章 電気・電子材料の基礎(1)
1 結晶構造を学ぼう
〔1〕 ブラベ格子
〔2〕 結晶面と方向の表現法
〔3〕 面間隔の測定
2 実際の結晶にはどのようなものがあるのだろう。
〔1〕 岩塩構造
〔2〕 閃亜鉛鉱構造
〔3〕 ダイヤモンド構造
〔4〕 ウルツ鉱構造
〔5〕 ペロブスカイト構造
〔6〕 その他の結晶
3 結晶の対称性について調べてみよう
〔1〕 反転対称性
〔2〕 その他の対称性
4 多結晶と非晶質材料について知っておこう
〔1〕 多結晶材料
〔2〕 非晶質材料
まとめ/演習問題
2章 電気・電子材料の基礎(2) バンド構造と電気的特性
1 結晶中の電子のエネルギーについて学ぼう
〔1〕 原子に強く束縛された電子
〔2〕 ほとんど自由な電子
2 粒子のエネルギー分布を学ぼう
〔1〕 古典粒子
〔2〕 フェルミ粒子とボーズ粒子
〔3〕 状態密度
3 電流がどのように運ばれるかを学ぼう
〔1〕 金属と絶縁体
〔2〕 半導体内の自由電子と正孔
〔3〕 電子と正孔の外力による加速
まとめ/演習問題
3章 半導体材料の性質
1 半導体材料とはどのようなものか
〔1〕 半導体
〔2〕 半導体材料の種類
2 半導体はどのような電気伝導現象を示すか
〔1〕 真性半導体と不純物半導体
〔2〕 電気伝導
〔3〕 少数キャリヤのふるまい
まとめ/演習問題
4章 半導体材料のデバイス応用
1 整流作用を考えよう
〔1〕 半導体-金属接合
〔2〕 pn接合
〔3〕 光起電力効果
〔4〕 半導体レーザ
2 トランジスタ
〔1〕 接合型トランジスタ
〔2〕 電界効果トランジスタ
〔3〕 サイリスタ
〔4〕 インシュレーテッドゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)
3 集積回路
まとめ/演習問題
5章 電気を通す導電材料とその性質
1 導電材料とはどんなものだろう
〔1〕 金属はなぜ電気を通す
〔2〕 電流の流れ易さは何で表す
〔3〕 金属の電気抵抗は何によって決まるのだろう
〔4〕 金属は電気も熱も伝える
2 どんな材料が良く電流を流すのだろう
〔1〕 ケーブル,電線に使われる金属
〔2〕 導電材料は固体ばかりだろうか
3 電流を流しにくい材料も必要
4 超伝導材料はどんな金属なのだろう
〔1〕 超伝導になる材料はどんな性質を示す
〔2〕 超伝導材料の実用化
5 特殊な導電材料とその使われ方
〔1〕 透明で電気を通す導電材料
〔2〕 特殊な用途の導電材料
まとめ/演習問題
6章 誘電体材料とその応用
1 誘電体とは何か
〔1〕 誘電分極
〔2〕 誘電率
2 分極の種類(誘電性の起源)
〔1〕 電子分極
〔2〕 原子分極
〔3〕 双極子分極
〔4〕 界面分極と空間電荷分極
3 分極の速さと緩和時間
〔1〕 直流電圧に対する分極の応答
〔2〕 交流電圧に対する分極の応答
〔3〕 誘電率の分散
4 誘電材料の種類と応用
〔1〕 誘電体の種類
〔2〕 高誘電率材料、低誘電率材料
〔3〕 強誘電体
〔4〕 圧電性、焦電性
まとめ/演習問題
7章 絶縁材料とその性質
1 絶縁材料としてはどのようなものが使われているか
2 絶縁材料中を電気はどのように流れるのか
3 絶縁材料はどのように破壊するのか
まとめ/演習問題
8章 磁性材料の基礎
1 磁性材料はどのような性質をもつ材料か
2 磁性の起源を考えよう
3 常磁性とフェロ磁性は何が違う
4 フェリ磁性,反強磁性および反磁性について学ぼう
5 磁性体の内部構造を知ろう -磁区構造と磁壁-
6 応用する上で重要な性質 -磁気異方性-
7 磁性材料がヒステリシスを示すのはなぜだろう
8 磁壁構造とそのエネルギーについて学ぼう
9 さまざまな磁区構造が現れる理由を考えよう
まとめ/演習問題
9章 さまざまな磁性材料とその応用
1 金属の磁性材料にはどのようなものがあるか
2 酸化物や化合物の磁性材料についても知ろう
3 ソフト材料とハード材料の違いは何だろう
4 ストレージ技術に利用される垂直磁化膜とは
5 磁気光学効果と光磁気記録について学ぼう
6 磁気記録技術が急激な発展したのはなぜだろう
7 スピンエレクトロニクスとは何だろう
まとめ/演習問題
10章 新しい機能材料(1)光応用素子材料
1 光が得意なのは
2 まず光と物質との関わりについて学ぼう
3 光の路(みち)を作る-光導波路-
〔1〕 光導波路の原理
〔2〕 光ファイバの主な材料
〔3〕 光ファイバの材料と伝送特性
〔4〕 光導波路中に周期構造を作ると
4 光の流れを自在に制御する -フォトニック結晶-
〔1〕 フォトニック結晶とは
〔2〕 光の流れを閉じ込める
5 非線形光学材料を使うとどんなことができるのか
〔1〕 非線形光学効果
〔2〕 非線形光学効果による波長変換
〔3〕 非線形光学効果による屈折率(位相)制御
〔4〕 その他の様々な非線形光学応用
まとめ/演習問題
11章 新しい機能材料(2)有機・バイオエレクトロニクス
1 プラスチックに電気が流れる? -有機半導体、導電性高分子-
2 電子写真って何? -有機感光体-
3 光を制御する -液晶-
4 曲げても電流を制御できる -有機トランジスタ-
5 電気で光る -有機EL-
6 光を電気に変える -有機光電変換-
7 バイオエレクトロニクス
まとめ/演習問題
12章 新しい機能材料(3)ナノ材料:極微細構造で発現する機能と魅力
1 ナノ構造に電子を閉じ込ると何が起こるか?
〔1〕 電子エネルギーの量子化
〔2〕 低次元構造の状態密度
〔3〕 トンネル効果
〔4〕 どのようにナノ構造を作るか?-トップダウンとボトムアップ
2 ナノカーボン材料について知ろう
〔1〕 多様なカーボン同素体
〔2〕 カーボンナノチューブの構造と電子状態
〔3〕 カーボンナノチューブの特徴
〔4〕 期待されるエレクトロニクス応用
3 量子ドットについて知ろう
〔1〕 量子ドット:電子を閉じ込める"箱"
〔2〕 量子ドットの作製方法
〔3〕 量子ドットの応用
まとめ/演習問題
参考図書
演習問題の解答
索引
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