재료 과학의 기초와 응용

원자 결합에서 반도체까지

미래소년107 지음

작가와 2024년 10월 02일 출간

작품소개

책소개

재료 과학의 기초와 응용, 원자 결합에서 반도체까지는 원자 구조에서부터 현대 기술의 기초를 이루는 반도체에 이르기까지, 재료의 물리적, 전기적, 자기적 특성을 심층적으로 탐구하는 책입니다.
이 책을 통해, 독자들은 물질의 근본적인 특성을 이해하고 이를 다양한 응용 분야에 적용할 수 있는 지식을 습득하게 될 것입니다.앞으로 이 책이 독자 여러분에게 새로운 통찰과 흥미로운 도전의 기회를 제공하기를 기대합니다.

목차

제1장 원자의 이해 및 원자 결합
■ 원자의 구조 | 6p
■ 원자의 결합 | 10p
■ 결정구조 | 14o

제2장 재료의 결정구조
■ 밀러지수 | 24p
■ 입방정계 | 32p
■ 결정배열 | 36p

제3장 분자의 이동 및 요동
■ 분자 운동 | 41p
■ 분자 속도와 에너지 | 44p
■ 원자의 요동 및 확산 | 49p

제4장 재료의 고전적 전기전도와 열전도
■ 전기의 이해 | 58p
■ 고전적 전기전도 | 61p
■ 고전적 열전도 | 67p

제5장 전자기파의 이중성 및 입자적 특성
■ 전자기파란? | 76p
■ 전자기파의 표현 및 상관관계 | 80p
■ 광전효과 | 84p

제6장 빛의 파동, 광학적 특성
■ 빛의 파동 특성 | 91p
■ 빛의 광학적 특성 | 96p

제7장 물질의 파동 특성
■ 물질파 | 111p
■ 파동 방정식 | 116p
■ 슈뢰딩거 파동 방정식의 적용 | 120p

제8장 수소 원자를 이용한 원자의 이해
■ 보어의 원자론 및 단전자 원자에서 전자의 에너지 | 139p
■ 다전자 원자의 전자 에너지와 에너지 양자화 | 146p

제9장 에너지 밴드의 형성
■ 고체 밴드 이론 및 에너지 밴드의 형성 | 159p
■ 물질의 전기전도 | 172p
■ 에너지 밴드에 따른 물질의 분류 | 181p

제10장 캐리어 농도 및 반도체의 종류
■ 캐리어 농도의 계산 | 187p
■ 반도체의 종류 및 특성 | 195p

제11장 캐리어의 이동 및 재결합
■ 캐리어의 이동 | 217p
■ 비평형 상태 | 231p
■ 소수 캐리어의 수명 | 235p

제12장 재료의 접합
■ pn접합 | 248p
■ 바이어스의 인가 | 264p
■ 역방향 바이어스의 특성 | 271p

제13장 pn접합의 응용
■ 반도체 기본이론 응용 | 280p
■ 수식을 통한 pn접합의 응용 | 286p
■ 다이오드의 응용 | 293p

제14장 재료의 유전 특성
■ 유전체의 개요 | 308p
■ 전자분극 | 320p
■ 유전물질의 활용 | 330p

제15장 재료의 자기적 특성
■ 자기적 특성의 개요 | 340p
■ 자기물질의 분류 | 349p

제16장 재료의 유전, 자기적 특성의 응용
■ 자기이력곡선 | 367p
■ 결정진동자 | 380p
■ 자성재료의 응용 | 386p

책 속으로

. 이 책은 원자와 분자 수준에서 물질의 본질을 이해하고, 그 지식을 바탕으로 다양한 재료의 특성과 응용을 설명하는 것을 목표로 합니다.재료 과학은 우리가 사용하는 거의 모든 제품과 기술의 근본을 이루는 학문입니다. 스마트폰, 컴퓨터, 전기차, 태양광 패널 등 우리 일상에 필수적인 수많은 기술은 재료 과학의 발견과 혁신을 통해 가능해졌습니다. 이러한 첨단 기술들은 모두 원자의 결합과 전자, 에너지 밴드, 반도체 등의 개념에 기초하고 있으며, 이 책은 그 원리를 이해하고 설명하는 데 중점을 두고 있습니다.책의 첫 부분에서는 원자의 구조와 결합을 다룹니다. 이는 재료 과학의 가장 기본적인 요소로, 원자의 결합 방식에 따라 물질의 성질이 결정되기 때문에 매우 중요합니다. 이후 장에서는 결정구조와 재료의 배열을 이해하기 위해 필수적인 밀러지수와 입방정계 등을 다룹니다. 또한, 물질 내 분자의 이동과 요동, 전기전도와 열전도 등 고전적 이론을 바탕으로 한 재료의 특성을 설명합니다.중반부에서는 전자기파의 이중성과 물질의 파동 특성, 그리고 슈뢰딩거 방정식 등을 통해 물질이 빛과 상호작용하는 방식을 탐구하며, 고체 내에서 에너지 밴드가 형성되는 과정도 설명합니다. 이는 반도체 기술의 기초가 되는 내용으로, 에너지 밴드 구조에 따라 물질의 전기적 특성이 어떻게 달라지는지 이해할 수 있게 합니다.후반부에서는 반도체의 캐리어 농도 계산, pn 접합, 반도체 다이오드와 같은 실제 응용을 다룹니다. 특히, 재료의 유전 특성과 자기적 특성을 심도 있게 분석하며, 그 특성들이 다양한 산업에서 어떻게 활용되는지 구체적으로 설명합니다.이 책은 재료 과학을 처음 접하는 학부생부터, 보다 심화된 내용을 학습하고자 하는 연구자들까지 모두에게 유익할 것입니다.

작가정보

저자(글) 미래소년107

- 작가 주요 경력 -

★ 화장품 제조사 근무 경력 17년( 화장품 SCM, 생산, 품질관리, 인사 등 업무 담당)

★직업능력개발훈련교사