現在のIT社会の基礎をハード面から支えているのはさまざまな電子デバイス・光デバイスである。これらのデバイスの開発を可能にしたのは、量子物理学により物質の構造・電気的特性が理解できるようになり、またそれらを定量的に計算できるようになったためである。本講義では、半導体デバイス、磁気デバイス、超伝導デバイスの基礎である量子物理を学んでいく。

量子物理が生まれた背景を考え、基本方程式であるシュレーディンガー方程式を学ぶ。シュレーディンガー方程式の物理的意味を理解し、１次元の電子の運動についてシュレーディンガー方程式を適用して解いてみる。その結果、古典的な電子の運動と量子物理を考慮した電子の運動の違いを理解する。

○ボーアの水素原子模型を説明できる。また、それを用いて水素の発光スペクトルの波長を計算できる。
○ド・ブロイ波を理解し、電子や粒子のド・ブロイ波長が計算できる。
○シュレディンガー方程式を理解し、１次元のシュレディンガー方程式を説明できる。
○一次元井戸型ポテンシャル中の電子のエネルギーや存在確率をシュレディンガー方程式から計算できる。
○段型ポテンシャルや箱型ポテンシャルに電子が衝突した時の透過・反射をシュレディンガー方程式で説明できる。
○トンネル現象、量子効果を利用したデバイスを量子論的に説明できる。

ボーアの原子模型、波動関数、シュレディンガー方程式、井戸型ポテンシャル、トンネル効果、 量子物理の最新技術への応用。

学習・教育目標Ａ－Ｄとの対応：Ｂ
この講義は「電子物性I」と平行して開講され、「電子物性II」 「半導体工学」「電気電子材料」を理解するための基礎的な事柄を学習する。

週一回90分の講義を行う。必要に応じて演習を行う。

第１週：量子物理の基礎 電子工学の最先端
第２―３週：量子効果の発見 光電効果・水素原子モデル
第４－６週：シュレディンガー方程式の導入およびその物理的意味
第７―８週：シュレディンガー方程式の応用１、井戸型ポテンシャル
第９週：前半のまとめと中間試験
第１０―１２週：シュレディンガー方程式の応用２、ポテンシャル段差
第１３週：シュレディンガー方程式の応用３、ポテンシャル障壁
第１４週：量子現象を利用した最新技術
第１５週：講義のまとめと期末試験

古典力学（ニュートンの運動の法則）と波動の基礎を理解していることを前提に講義が進む。理解不足の場合には、それらの復習の機会ととらえてこれらの基礎からしっかり復習するとともに、講義の中盤から後半にかけても古典力学との類似点、相違点に注目して理解を深める。

次回の講義内容について事前にテキストに目を通し、理解できない項をチェックし整理しておく。わからない点は積極的に質問する。

科目の達成目標に記載の項目について試験を行い、以下の基準を満足したものを合格とする。中間試験５０点と期末試験５０点の合計１００点満点で６０点以上を合格とする。また、講義の3/4以上に出席した学生のみが定期試験を受ける資格を持つ。

量子物理の基礎、シュレーディンガー方程式の意味やその応用などを理解しているかどうかを判断するため、中間試験、期末試験を実施する。

＜テキスト＞応用物性論 (基礎工業物理講座６） 青木昌治 朝倉書店
（「電子物性１」、「量子物理」、「電子物性2」で共通の教科書を使う）
＜参考書＞基礎電子物性工学 ―量子力学の基礎と応用―、阿部正紀 コロナ社
理工系のための解く量子力学、伊藤治彦、講談社サイエンティフィク

学科改組によるカリキュラムの変更のために、この講義は本年度(2017年度)が最後の開講となり、2018年度以降は開講されません。この講義の受講を希望する学生は必ず本年度に受講してください。

8号館219号室。金曜日16時―17時