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授業科目

応用電子物性工学
Solid State Physics for Electronics

担当者

教授   山口 栄雄
後 木2

単位

2

到達目標

数式を理解して使いこなせることは、理系では論理的思考とそれを表現するための大きなツールとなる。それらの数式を受講生がしっかりと身につけ、自在に使うための練習として、固体物理を積極的に学習する。とくに、物質とエネルギーの観点から、環境問題を軸に、エレクトロニクスと物質、エネルギーについて学生自らが進んで理解し、熱力学、統計力学の基礎的概念の把握を到達目標とする。

授業内容

われわれの生活や文化には、目に見えないエレクトロニクスが多大な影響を及ぼしている。また、そのエレクトロニクスにより作られた個々の電子製品や部品は、全て目に見えない物理法則に基づいて動作している。一方で、われわれが普段認識している世界は、視覚や聴覚を主とした感覚によってとらえられたマクロな世界である。
本講義では、日常生活では見逃しがちな現象とエレクトロニクスとの関係にも焦点を当てつつ学習をする。

授業計画

各回の講義内容は次のように予定しているが、時間の関係で前後する場合もある。
予習として、事前にポイントを挙げるので、それについて調べてくることが大切である。
復習として、講義時に示した内容を更に自分なりにまとめてみることを勧める。 
物事を正確に理解するためには、数式及び数値を扱う定量的な分析を使った考え及びその練習は不可欠であり、
数値を扱ってはじめて、自分のそれまでの意識してきた世界との比較が可能となる。

 1.ガイダンス/電子物性の学び方について
    授業のルール、学習のしかた、電子物性の必要性について
 2.基礎量子論
    水素原子、ボーアの量子論
 3.基礎量子論
    光電効果、コンプトン効果、水素原子スペクトル
 4.気体の分子運動
    理想気体、速度分布則、輸送現象
 5.結合と力
    原子の配列、イオン結合、共有結合、金属結合、水素結合
 6.格子振動
    固体の弾性波、結晶の格子振動、固体の比熱、デバイ温度
 7.自由電子論
    金属の電気伝導、分布関数
 8.ここまでの復習
    2~7までの復習
 9.結晶内電子のエネルギー
    電子のエネルギー状態、フェルミ面
10.半導体
    半導体の諸性質
11.固体の光学的性質
    光と電磁波、光電効果
12.誘電体
    誘電体、分極
13.ここまでの復習
    9~13までの復習を演習問題を通して行う。
14.ここまでの内容を概観し、ポイントを説明する。

授業運営

予習復習を経て理解が深まるよう演習問題を配付する。

評価方法

定期試験のみによって評価する。

オフィスアワー

木曜日:12:40~13:20
連絡先は、yamags18@kanagawa-u.ac.jp

参考書

田中哲郎『物性工学の基礎』[朝倉書店]
青木昌治『電子物性工学』[コロナ社]
都甲潔『電子物性論』[昭晃堂] 

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