固体物理工学第二

特になし

[授業の主題]
現代社会を支える機能性材料である半導体や金属の特性を理解することは物質を扱うあらゆる分野において必要不可欠である。本講義では固体の多彩な性質が量子力学と統計力学の初歩的な理解から出発して理解できることを学ぶ。

[到達目標]
(1)フェルミ縮退した自由電子ガスの熱的性質および輸送現象を理解し、説明できること。
(2)周期的ポテンシャル中での電子の状態、さらにはエネルギーバンドが生じることを理解し、説明できること。
(3)多彩な電気伝導特性(金属, 半導体, 絶縁体)をエネルギーバンドを考察することにより説明できること。

物理学概論, 力学, 電磁気学, 固体物理工学第一

上記以外では特になし

『キッテル固体物理学入門 上』(宇野 他 訳、丸善)

授業計画
第1回:固体物理学の概要
第2回:自由電子フェルミ気体
第3回:自由電子の比熱
第4回:自由電子の電気伝導度
第5回:周期ポテンシャルとブロッホの定理
第6回:バンドギャップと空格子近似
第7回:ここまでのまとめと復習
第8回:フェルミ面
第9回:バンド構造(強束縛近似)
第10回:バンド構造(ウィグナー・サイツ法)
第11回:バンド構造の具体的な計算
第12回:半導体
第13回:有効質量
第14回:不純物伝導
第15回:これまでのまとめと期末試験

知識を定着させるためには自分で論理展開を再確認し、手を動かして計算をすることが必要である。授業中には簡単な演習や小テストも実施する。

予習として授業内容に対応する教科書の部分を読んでおくこと。

(a) 評価方法:
期末試験(60%)、授業中の小テストとレポート課題(40%)をあわせて総合的に評価する。

(b) 評価基準:
以下の到達レベルを合格の最低基準とする。
・状態密度
・電子比熱
・電気伝導
・バンド構造(金属, 半導体, 絶縁体の違い)
について理解し、数式を用いて説明できること。

適宜相談に応じるが、事前にメールなどによりアポイントメントを取ることが望ましい。

固体中の電子が織りなす多彩な現象を基本法則から出発して理解できることが固体物理の魅力です。基本的なことでも、疑問が湧いたらその都度質問すること。

授業に関する連絡等はGoogle ClassRoomから行いますので、必ず登録をしてください。