機能性物質学

Functional Materials

専門基礎科目（専門関連科目）／教職課程科目

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理学部

3年

HSSBM3MCA1

2.0単位

講義 (Lecture)

2024年度後期

(Fall semester)

吾郷　友宏、和達　大樹

理学部

日本語

該当なし

和達：金曜日16:30〜17:00 (716号室)
吾郷：月〜金　10:00〜17:00（316号室）※事前にメールで相談すること。

agou@sci.u-hyogo.ac.jp; wadati@sci.u-hyogo.ac.jp

1◎／2◎／3◎

ー

1-1◎／1-2〇

目標１:磨き続ける力

【講義目的】機能性物質に関する研究は、近年の物質科学で大きな役割を果たしている。本講義では、電子物性の立場から機能性物質の研究を行ってゆくための基礎的事項を勉強し、利用できるようにする。
【到達目標】ヒュッケル法 および固体電子論の初歩に関する問題を自力で解けるようになる。

【キーワード】ヒュッケル法、ポリアセチレン、グラフェン、バンド計算、ブリルアンゾーン、金属・半導体・半金属、半導体界面の物性、２次元電子系、LED

【講義内容】 ヒュッケル法は、固体物性ではtight-binding近似と呼ばれ、分子の電子構造計算、固体のバンド計算等、広く応用されている。本講義では ヒュッケル法を用いた種々の物質の電子構造の計算方法について講義した後に、基本的な物性（電気的性質・磁気的性質・光学的性質）と電子構造の関連について講義する。
【授業計画】（１−７は吾郷、８−１５は和達が担当する）
１. ヒュッケル法の説明およびエチレンの電子構造計算
２．ヒュッケル法を用いたπ共役環状分子の電子構造の計算 I
シクロブタジエン、ベンゼン等
３．ブロッホ関数とフーリエ変換
４．ヒュッケル法を用いたπ共役環状分子の電子構造の計算 II
−結合交替のないポリアセチレンの場合−
５．ヒュッケル法を用いたπ共役環状分子の電子構造の計算 III
−結合交替のあるポリアセチレンの場合−
６．ヒュッケル法を用いたπ共役環状分子の電子構造の計算 IV
−グラフェンの場合−
７．逆格子とブリルアンゾーン
８．金属、半導体、半金属
９．半導体の物性(1) キャリア濃度
１０．半導体の物性(2) ドーピング
１１．半導体の物性(3) 電気伝導
１２．半導体の物性(4) 磁場効果
１３．半導体界面の物性
１４．LED
１５．まとめ
定期試験
【生成系AIの利用】
本講義では、講義内容に関連したレポート課題を課す。これらは、当該学術分野に関連した基礎知識と作成者の考察を基に作成するものである。生成系AIをレポート作成の参考に用いることは構わないが、生成系AIの出力した内容について、事実関係の確認や出典・参考文献を確認・追記することが重要である。生成系AIを使用した場合は、使用した生成系AIの名称やバージョン、使用日付などの情報、および入力内容や生成系AIからの回答などの情報をレポートに明記すること。また、生成系AIのみを用いて作成されたレポートは受け付けない。

なし

アトキンス 物理化学(上、下）
御子柴宣夫 半導体の物理［改訂版］半導体工学シリーズ２(培風館)
マッカーリ物理化学（上）
など

【予習】講義ノートをあらかじめダウンロードし、必ず授業前に読み、記載された演習問題を自力で解いてみる。必要に応じて参考文献を読む。（30ｈ）
【復習】レポート作成（1回または2回、15ｈ）、講義内容の理解を深め定着させるために参考文献を読む。（15ｈ）

採用しない

【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】
基本的に定期試験の結果を成績評価の基準とする。また、適宜レポート、小テストを課し、25%の範囲内で評価の一部とする。

講義の途中で出題するレポート、課題を採点して返却する。

先修科目は特にないが、量子力学、統計力学、物理化学、量子化学、電磁気学の基礎的知識を有していることが望ましい。
e-mail による質問の場合、機能性物質学に関する質問、と書くこと。
必ず講義テキストをユニバーサルパスポートからあらかじめダウンロードすること。
授業中にわからないことをこまめに質問すること。
欠席したときは、授業内容に関して講義テキストを読んだ上で、わからないところを随時質問すること。

該当しない