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2020年度 現代固体物理学 A (3026)

クラス基本情報

科目区分 基盤科目 教職科目 理科
単位数 1 選択・必修・自由 選択
授業形態 講義 主な使用言語 日本語
開講時期 履修登録システム 使用する
履修登録期間 2020/04/13~2020/05/22 履修取消期限 2020/05/27

教育プログラム別の履修区分

プログラム名 IS CB BS BN MS CP DS
履修区分
コア科目 C
履修方法 ・修士論文研究又は特別課題研究を履修する場合は、基盤科目及び専門科目から12単位以上履修すること。
・課題研究を履修する場合は、基盤科目及び専門科目から14単位以上履修すること。
・コア科目の履修方法については、入学年次の教育課程表の(2)履修方法を参照すること。

授業科目概要

担当責任教員 松下 智裕
担当教員 松下智裕、香月浩之、笹川清隆
教育目的/授業目標 電気伝導・光学特性・磁性などの多様な物性は、固体の電子状態を基本概念としている。講義では、無機結晶の構造や金属や半導体の諸物性を理解する上で必須となる電子の運動やエネルギーバンドの基本概念を中心に解説する。本講義の履修を通じて金属や半導体について理解を深め、固体物性ついて議論できるようになることを目的とする。
授業概要/指導方針 この講義では金属や半導体材料の諸物性を理解するために、結晶性固体を念頭にした固体物理学全体について扱う。固体の弾性、フォノン、自由電⼦気体など基本的な概念について説明する。さらに、それらを用いて電気伝導、エネルギーバンド、フェルミ面、表面・界面の物性について説明する。

授業計画

[1限目 9:20-10:50] [2限目 11:00-12:30] [3限目 13:30-15:00] [4限目 15:10-16:40] [5限目 16:50-18:20] [6限目 18:30-20:00]
回数 日付 [時間] 担当教員 テーマ 内容
1 5/19 [2] 香月 浩之 固体の弾性と格⼦振動 フックの法則(歪み、応⼒)、弾性波の運動⽅程式と縦波・横波、結晶の格⼦振動(LA/TA/LO/TOモード)
2 5/20 [2] 香月 浩之 フォノン フォノンの分散関係、比熱、デバイモデル、アインシュタインモデル、熱膨張、熱伝導率
3 5/21 [2] 笹川 清隆 自由電⼦フェルミ気体 境界条件、1次元・2次元・3次元系の状態密度、フェルミエネルギー、電子密度のエネルギー・温度依存性、自由電⼦気体の例
4 5/22 [2] 笹川 清隆 ⾦属の電気伝導 フェルミ球、電気伝導度、不純物・フォノン散乱、散乱時間、磁場内の運動、ホール効果
5 5/25 [2] 香月 浩之 自由電子近似のエネルギーバンド 金属・半導体・絶縁体、自由電子近似、ブロッホ関数、周期ポテンシャルでの解、ブリルアンゾーン、還元・周期・拡張ゾーン
6 5/26 [2] 香月 浩之 強束縛近似のエネルギーバンド LCAO近似、ブロッホ定理、ハミルトン行列、永年方程式の解、一次元極性結晶・閃亜鉛構造のバンド分散
7 6/1 [2] 松下 智裕 フェルミ面と⾦属 フェルミ⾯、電子軌道、正孔軌道、開いた軌道、3次元バンド分散とフェルミ⾯の例
8 6/2 [2] 松下 智裕 表⾯・界⾯のバンド バンドの実空間分布、真空準位、仕事関数、電⼦親和⼒、表面準位、界面準位、バンド湾曲、pn接合・ヘテロ接合・有機薄膜のバンド

授業日程

[1限目 9:20-10:50] [2限目 11:00-12:30] [3限目 13:30-15:00] [4限目 15:10-16:40] [5限目 16:50-18:20] [6限目 18:30-20:00]
回数 日付 時間 講義室 備考
1 5/19 2 物質大講義室
2 5/20 2 物質大講義室
3 5/21 2 物質大講義室
4 5/22 2 物質大講義室
5 5/25 2 物質大講義室
6 5/26 2 物質大講義室
7 6/1 2 物質大講義室
8 6/2 2 物質大講義室

テキスト・参考書

テキスト ・キッテル著、宇野良清ら訳「固体物理学入門 上 第8版」 (丸善)
・必要に応じてプリントを配布する。
参考書 ・家 泰弘著「物性物理」 (産業図書)
・イバッハ・リュート著、「固体物理学」 (シュプリンガー・フェアラーク東京)
・アシュクロフトマーミン著、「固体物理の基礎」 (吉岡書店)

その他

履修条件 大学初年度程度の熱力学、高等学校レベルの数学、大学初年度程度の偏微分を習得を前提とする。
演習問題においてΣやexpの計算を行う場合があるため、関数電卓や同等の機能を有するもの(近年はスマートフォンにも搭載されている事が多い)を持ってくること。
オフィスアワー 質問希望の受講生はEメール(講義資料に記載)で担当教員に面会希望日時を連絡のこと
成績評価の方法と基準 ・5段階(秀・優・良・可・不可)で評価する。
・評価は、各講義毎の出席確認を兼ねた演習とレポートによって行う。
・固体や表面の原子構造・電子状態、及びそれらの測定手法の基本概念の理解、基礎知識の習得を基準とする。
関連科目 現代半導体物性
関連学位 理学、工学
注意事項 特になし

授業関連URL



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配布資料

  資料名 備考 公開期限
現代固体物理学(2020)-1 授業資料 2020/08/17 ダウンロード
現代固体物理学(2020)-1 聴講チェック用問題 期限 6/2 メールか紙媒体で提出すること 2020/08/17 ダウンロード
現代固体物理学(2020)-2 授業資料 2020/08/18 ダウンロード
現代固体物理学(2020)-2 聴講チェック用問題 期限 6/3 メールか紙媒体で提出すること 2020/08/18 ダウンロード
現代固体物理学(2020)-5 授業資料 2020/08/24 ダウンロード
現代固体物理学(2020)05 聴講チェック問題 期限 6/8 メールか紙媒体で提出すること 2020/08/24 ダウンロード
現代固体物理学(2020)-6 授業資料 2020/08/25 ダウンロード
現代固体物理学(2020)-6 聴講チェック用問題 期限 6/9 メールか紙媒体で提出すること 2020/08/25 ダウンロード
現代固体物理学(香月) 最終レポート 期限 6/30 メールか紙媒体で提出すること 2020/08/25 ダウンロード
現代固体物理学(2020)-3・4 授業資料 2020/08/23 学内専用
現代固体物理学(笹川) レポート 期限 6/30 メールか紙媒体で提出すること 2020/08/26 ダウンロード
現代固体物理学(2020)-7 授業資料 2020/08/30 学内専用
現代固体物理学(2020)-7 レポート 期限 6/30 メールか紙媒体で提出すること 2020/08/30 学内専用
現代固体物理学(2020)-8 授業資料 2020/08/31 学内専用
現代固体物理学(2020)-8 レポート 期限 6/30 メールか紙媒体で提出すること 2020/09/01 学内専用