X線電子物性学

Science of X-ray Electronic Properties

専門教育科目

放射光工学分野専門科目

工学研究科

1年

HETMA5MCA1

2単位

講義 (Lecture)

2026年度前期

大河内 拓雄、中西 康次

高度産業科学技術研究所

日本語

目標7／目標9／目標12

o932t032@guh.u-hyogo.ac.jp(大河内)
k-nakani@lasti.u-hyogo.ac.jp(中西)

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1◎／2◎

4-1◎／4-2◎／ー

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【講義目的】X線光電子分光（XPS）、X線吸収分光(XAS)、X線回折(XRD)、X線反射率(XRR)、光電子放射顕微鏡(PEEM)などのX線分析は材料の物性をミクロスケールで得るための手法である。材料の物性を理解する上で、ミクロスケールの電子の振る舞いという最も基本的な視点から考えることが重要である。本講義では電子状態や相互作用により決定される導電性や磁性、光学特性など、物性の基礎に通じる電子物性に対する理解を深めることを目的とし、半導体や電池、磁性材料、量子デバイスなどの材料設計や性能向上の課題について論究する。
【到達目標】１）導電性や磁性、光学特性など、物性を決定する電子の振る舞いについての基礎理論を習得すること、２）あらゆる材料、デバイスにおいて電子物性が基盤となっていることを理解し、新規材料設計や性能向上の課題について分析できるようになることである

キーワード：固体物理、物性物理、電子状態、バンド構造

【講義内容】本講義では最初に電子物性の基礎となる原子物理学や結晶学、量子力学、熱・統計力学などの基礎を紹介、次いで固体結晶中における電子の波動性、金属や半導体などの電子物性の基礎について講述する。その後、X線分光分析の原理となるエネルギー準位間の電子遷移について講述する。

【授業計画】
(1)　ガイダンス・序論（テキスト1章）
(2)　1次元の井戸型ポテンシャルによる考察（テキスト２章）
(3)　フェルミ球（テキスト3章）
(4)　自由電子の熱的性質（テキスト4章）
(5)　シュレーディンガー方程式とその初歩的応用 1（テキスト5章）
(6)　シュレーディンガー方程式とその初歩的応用 2（テキスト5章）
(7)　周期場中での電子の波動関数（テキスト6章）
(8)　周期場中の電子に関するシュレーディンガー方程式の解（テキスト7章）
(9)　理想的な1次元結晶と2次元結晶でのブリルアンゾーン（テキスト8章）
(10)　ブリルアンゾーンと等エネルギー面（テキスト9章）
(11)　実在する金属への接近（テキスト10章）
(12)　半導体のエネルギーバンド 1（テキスト11章）
(13)　半導体のエネルギーバンド 2（テキスト11章）
(14)　準位間の遷移（テキスト12章）
(15)　定期試験

ハイブリッド（対面）

利用する場面を限定し許可

生成AIの利用にあたっては『本学の教育における生成AIの取扱いについて（学生向け）』の記載内容について留意すること。
この授業においては、以下の範囲において、生成AIの利用を許可し、これ以外の範囲での利用は禁止する。
生成AIの利用については担当教員の指示に従うこと。教員が認める範囲を超えて生成AIを利用したことが判明した場合は、単位を認定しない、又は認定を取り消すことがある。生成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。また、生成AIによる出力結果をそのまま課題・レポートとして提出してはならない。

講義中に適宜紹介する。

・予習　授業に際して指示するテキストの事前読み込みと事前学習：28時間
・講義　2時間相当×15回：30時間。
・レポート作成（4時間）、講義内容の理解を深め定着させるためにテキスト読み直し（28時間）：32時間
計90時間。

採用しない。

講義目的・到達目標に記載する能力の到達度に基づき，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】
レポート30％、定期試験70％（最終講義時に実施）、講義中の討論をもとに総合的に総合的に評価する。

レポートは優れた内容のものを講義の中で紹介しながら講評する、
定期試験は授業評価アンケートの教員コメント欄に試験結果に関するコメントもあわせて記載する。

授業中に指示した宿題や事前・事後学習はもとより、「講義内容・授業計画」に記載したテキスト等の該当箇所などについて、十分な予習・復習をして講義に出席すること

該当しない。