機械と電気の融合領域であるメカトロニクスにおける最先端技術は，材料デバイスの発展なしでは考えられない。本書では，原子，電子の量子力学的性質を利用して材料に工夫をする材料デバイス工学を系統的に理解することを目的とする。

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
1.2　光と電子の振る舞い
1.3　量子理論の概念設計
1.4　各章の内容
1.5　コラム【Funny Quantum】について

2　周期表と結晶構造
2.1　元素と周期表
2.2　原子の性質
2.3　原子の結合
2.4　結晶構造の基礎
2.5　周期表と結晶構造
2.6　凝集エネルギーと弾性係数
2.7　電気陰性度
2.8　イオン結合と結晶構造
2.9　イオン性，共有結合性と結晶構造
2.10　結合半径と結晶構造
2.11　結晶構造と材料
演習問題

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
3.2　量子力学の組み立て
　3.2.1　量子論の四つの原則
　3.2.2　シュレーディンガーの波動方程式
　3.2.3　演算子：見えないψから見える物理量（期待値）へ
　3.2.4　定常状態にある電子の量子的要点
3.3　金属の中の自由電子
3.4　準自由電子近似（NFE）とエネルギーバンド
　3.4.1　周期的な陽イオンポテンシャルの影響
　3.4.2　準自由電子近似と擬ポテンシャル法
　3.4.3　一平面波近似（One OPW）法
3.5　表面・界面の電子状態
　3.5.1　仕事関数と接触電位差
　3.5.2　電子のトンネル現象
3.6　金属・半導体・絶縁体の性質
　3.6.1　エネルギー状態密度とバンドギャップ
　3.6.2　金属と半導体の導電率
演習問題

4　材料からデバイス応用へ
4.1　材料と欠陥
4.2　過剰エネルギーと合金の混合安定性
4.3　自由エネルギーと混合安定性
4.4　固溶度と温度
4.5　平衡状態図
4.6　超格子，ヘテロ構造の安定性
4.7　自由エネルギーと成長様式
4.8　材料とデバイス応用
演習問題

5　半導体デバイス
5.1　半導体のバンド構造
5.2　ドナーとアクセプタ
5.3　ダイオードとトランジスタ
5.4　発光ダイオード
5.5　半導体レーザ
5.6　混晶半導体
5.7　ヘテロ接合とバンド不連続
5.8　ヘテロ接合デバイス
5.9　材料と半導体デバイス
演習問題

6　エネルギー変換のデバイス
6.1　熱・光変換
　6.1.1　黒体放射
　6.1.2　光の波長・エネルギーとその特性
　6.1.3　地球温暖化のメカニズム
6.2　熱・電気変換
　6.2.1　電子による熱伝導
　6.2.2　熱電効果
6.3　光・電気変換
6.4　化学・電気変換
6.5　生物・電気変換
　6.5.1　微生物燃料電池の原理
　6.5.2　ヘドロ燃料電池への応用実験例
演習問題

コラム【Funny Quantum】
　波動関数Ψの表現とその意味
　波動関数（空オン）の重ね合わせ状態
　シュレーディンガーの猫
　波動関数のエンタングル（縁誕具留）
　量子ゼノン効果
　量子現象の遅延選択
　思考デバイスとしての量子論理

引用・参考文献
演習問題の解答
索引