物性論Ⅱ

Solid State Physics Ⅱ

専門教育科目／教職課程科目

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理学部

カリキュラムにより異なります。

HSSBM3MCA1

2.0単位

講義 (Lecture)

2024年度後期

水戸 毅

理学部

日本語

目標9

随時・703号室

メールアドレス
mito@sci.u-hyogo.ac.jp
連絡にはできるだけ @guh.u-hyogo.ac.jp のアドレスを用い、件名に「物性論Ⅱ」と入れてください。（例 「物性論Ⅱ 質問」など）

1◎／6◎／7〇

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1-1◎／1-2〇／4-1〇

目標１:磨き続ける力

【講義目的】量子力学的な取り扱いにより、物質内部を遍歴する電子の振る舞いを理解することを目的とする。
【到達目標】フェルミ統計を反映し自由電子モデルに基づいた状態密度や電子比熱などを導出できるようになる。バンド理論に関してハートリーフォック近似やブロッホの定理、ほとんど自由な電子モデルの理解、強結合近似、半導体のバンド構造などについて説明することができるようになる。

キーワード：自由電子モデル、状態密度、電子比熱、バンド理論、1電子シュレーディンガー方程式、ブロッホの定理、ほとんど自由な電子モデル、強結合近似、バンド構造、バンドのエネルギー分散

【講義内容】電気的性質を始めとする固体の物性の多くは、固体中の電子の振舞いにより説明できる。本講義では、量子力学、統計力学、電磁気学の知識を応用して、固体中の電子が示す様々な現象を理解することを目指している。講義の内容は、以下の通りである。

【授業計画】
〔自由電子モデル〕
1. 3次元自由電子のシュレーディンガー方程式と周期境界条件
2. 絶対零度におけるフェルミ統計
3. 状態密度
4. 有限温度における自由電子のエネルギー分布
5. 次元数と状態密度の関係
6. 電子比熱
〔バンド理論〕
7. バンドについて概説
8. 1電子シュレーディンガー方程式
9. ブロッホの定理
10-12. ほとんど自由な電子モデル
13-14. 強結合近似によるバンド理論
15. 半導体のバンド構造
定期試験

※授業において、生成AIを含め、インターネット接続による検索ツールの使用は認めない。

「初歩から学ぶ 固体物理学」矢口裕之著 講談社
講義資料を配布

「固体物理学入門上」C.Kittel 著 宇野吉清、津屋昇、新関駒次郎、森田章、山下次郎、共訳 丸善

【予習】あらかじめ配布される講義資料を必ず授業前に読み、資料中の空欄を自力で、またテキストを見ながら埋めてみる。講義中に出された課題を次回までに取り組む。必要に応じて参考文献を読む。（30ｈ）
【復習】空欄を埋めた配布資料を読み直し、不明な点がないかを確認する。講義内容の理解を深め定着させるために関連する問題を解き、参考文献を読む。（30ｈ）

履修者には講義中の積極的な発言や質問等を求め、授業態度に反映させる。

【成績評価の基準】
S（90点以上）、Ａ（80 点以上）、B（70 点以上）、C（60 点以上）による成績評価のうえ、単位を付与する。
【成績評価の方法】
定期試験の結果を基本とするが、講義中の積極的な発言や質問等に対して30%程度までの加点を行い、総合的に評価する。

講義中に出された課題は次回の講義で解説する。
定期試験の結果については、メールにて問い合わせがあれば開示する。

「物性論Ⅰ」を履修していること、また「物性論演習」とあわせて受講すること、が望ましい。

該当しない