목차
4부 13장과 부록 2개. 1–3장은 고전 물리가 무너진 실험들, 4–7장은 1차원 슈뢰딩거 방정식, 8–9장은 원자, 10–13장은 통계·결합·띠·광소자로 고체 물리와 소자 물리의 문턱까지 간다.
제1부 빛과 물질의 양자성
빛의 입자성: 광자
흑체 복사와 플랑크 가설, 광전 효과와 일함수, 광자의 에너지와 운동량, X선과 콤프턴 산란, 쌍생성 — 포토다이오드와 EUV 광자 하나의 에너지.
물질파와 불확정성
드브로이 파장, 전자 회절(데이비슨–거머), 이중 슬릿과 확률 해석, 파속과 군속도, 하이젠베르크 불확정성 원리 — 전자 현미경의 분해능.
원자 모형과 스펙트럼
러더퍼드 산란, 선 스펙트럼과 뤼드베리 식, 보어 모형, 프랑크–헤르츠 실험, X선 특성선과 모즐리 법칙 — 플라즈마 발광 분광으로 식각 종말점 찾기.
제2부 슈뢰딩거 방정식
슈뢰딩거 방정식
파동함수와 보른 해석, 시간 의존·시간 독립 방정식, 정상 상태, 연산자와 기댓값, 정규화, 경계 조건, 자유 입자와 파속의 퍼짐.
양자 우물과 구속
무한·유한 사각 우물, 짝·홀 상태, 유효 질량과 양자 우물, 삼각 우물과 반전층, 2·3차원 상자와 양자점 — FinFET·GAA 채널의 양자 구속.
장벽과 터널링
계단 퍼텐셜의 반사, 사각 장벽 투과와 공명, 전달 행렬, WKB 근사, 직접 터널링과 파울러–노드하임 터널링, 공명 터널 다이오드, STM — 게이트 누설 전류와 플래시 메모리 프로그램.
조화 진동자
포물선 퍼텐셜과 에너지 사다리, 에르미트 함수, 영점 에너지, 대응 원리, 분자 진동과 적외선 흡수, 포논 — FTIR 박막 분석과 격자 진동.
제3부 원자
제4부 고체로 가는 길
양자 통계
볼츠만 분포, 페르미–디랙과 보스–아인슈타인 분포, 상태 밀도(1·2·3차원), 페르미 에너지, 금속의 자유 전자, 유효 상태 밀도와 캐리어 농도 — 반도체의 페르미 준위.
분자와 화학 결합
이중 우물과 준위 분리, 결합·반결합 오비탈(LCAO), H₂⁺와 H₂, sp³ 혼성과 실리콘의 사면체 결합, 원자 N개의 사슬에서 띠로 — 에너지 띠의 기원.
결정 속 전자와 에너지 띠
주기 퍼텐셜과 블로흐 정리, 크로니히–페니 모형, 브릴루앙 영역과 띠 간격, 강결합 띠, 금속·반도체·절연체, 유효 질량과 정공, 직접·간접 띠 간격.
빛과 물질의 상호작용
흡수·자발 방출·유도 방출과 아인슈타인 계수, 밀도 반전과 레이저, 반도체의 흡수 끝과 흡수 계수, LED와 반도체 레이저, 광검출기와 양자 효율 — 엑시머 레이저에서 이미지 센서까지.