【授業の目的】
「力学的性質」「電気的性質」「光学的性質」「磁気的性質」など物質の物理的性質(物性)を理解するためには,電子間,電子格子間,格子間に働く相互作用を詳しく調べなければなりません。そのためには,相互作用の見方や捉え方,物性との関わり,などを知っておくことがとても大切です。この授業では,比較的新しい話題もできるだけ取り入れながら,物性物理学の基礎的な概念を広く学ぶことを目的とします。
【授業の到達目標】
1) 固体物理の基礎的知識を様々な場面に関係づけることができる。【知識・理解】 2) 固体物性の現象を記述して説明できる。【知識・理解】 3) 固体物理の知識を活用して物性評価を行うことができる。【知識・理解】 4) 固体デバイスとの接点を列挙できる。【知識・理解】 5) 関連分野(量子力学,熱・統計力学,電磁気学)の知識を応用できる。【知識・理解】
【授業概要(キーワード)】
結晶構造,電気的性質,光学的性質,磁気的性質,熱的性質
【科目の位置付け】
専門分野の知識を修得させるため、講義科目、実験科目、演習科目などを適切に組合せた基盤専門教育を国際標準に準拠し体系的に編成する。また、課題の解決能力と研究基礎力の向上を図るため卒業研究を配置し、専門分野の最先端にも触れる(理学部のカリキュラムポリシー(学生便覧参照))。選択したコースの専門的知識を身に付け、その分野の先端的な研究内容を理解し、説明できる能力を身につける(理学部理学科ディプロマポリシー(学生便覧参照))。
【SDGs(持続可能な開発目標)】
04.質の高い教育をみんなに 09.産業と技術革新の基盤をつくろう
【授業計画】
・授業の方法
テキストや参考書において固体物理学の主要な単元を精査して取り上げる。いずれも固体物理の基礎となる内容である。分かり難い内容は図を交えて説明し,必要な時には式の背景も説明する。対面形式で授業を行う。
・日程
1.ガイダンス、単振動と連成振動 2.減衰振動と強制振動 3.格子振動 4.逆格子とブリルアンゾーン 5.結晶構造 6.固体の格子比熱 7.電子のエネルギーと状態密度 8.試験とまとめ 9.固体の電子比熱 10.エネルギーバンド 11.金属の電気伝導 12.半導体 13.半導体、磁性 14.磁性 15.試験とまとめ
【学習の方法・準備学修に必要な学修時間の目安】
・受講のあり方
1.事前にWebClassにて資料を配布します。内容を応じてメモをとり自分だけのノートを作る。式の羅列に終わらないように工夫するが,受講生も現象がイメージできるようにノートを工夫してまとめる。 2. イメージしづらい難しい式の導出は講義の中で行うが、比較的導出が容易であったり講義で既に取り扱った式は各自で確認する。
・授業時間外学習(予習・復習)のアドバイス
【授業前】webclassに予習しておいてほしいことを掲載しますので、各自で予習をしておいてください。 【授業後】講義の資料はwebclassにアップロードします。予習と復習に役立ててください。また、イメージがしっかりと定着したかどうかを課題を出しますので、それで確認してください。 【授業外の学修】予習と復習を2時間/週を目安に行ってください。
【成績の評価】
・基準
固体物理の諸現象を要約して説明できること,固体物性の諸現象に関係したキーワードを要約して説明できること,固体物理の諸現象を図や式をつかって適切に説明できること,固体デバイスとの接点を示すことができること。の4点をみたしているかを合格基準とする。5回を越えて欠席した場合には不合格とします。
・方法
授業内容を理解しているか、課題レポートで、その理解度を20%で評価する。また、物性物理学の基礎的な内容を理解しているか、中間試験と期末試験を実施し、その理解度を40%✕2=80%で評価する。合計100点満点で評価する。追試等は原則として行いません。
【テキスト・参考書】
テキスト:佐藤憲昭著、 「物性論ノート」名古屋大学出版. 参考書:C.Kittel 著,宇野・津屋・森田・山下共訳「固体物理学入門」上下,丸善. 参考書: 花村榮一著「固体物理学」裳華房. 参考書: 川畑有郷著「固体物理学」朝倉書店.
【その他】
・学生へのメッセージ
物性物理学を受講するには、力学、電磁気学、量子力学、熱統計力学を学んでおく必要があります。この講義で学ぶ知識は「ものづくり」において役立ちます。中でも,物質や材料の特性評価を行う際には知っていないと困ることが多々あって,新しい発見を見逃してしまうことさえあります。
・オフィス・アワー
授業時間外に学生の質問に答えるオフィスアワーを毎週金曜日の17:00-18:00に北浦研究室にて設けます。会議や出張等で不在にすることもあるため、確実に面談したい場合は事前に予約をお願いします。連絡先は初回の授業でお知らせします。
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