2023年度学院等開講科目理学院物理学系

物性物理学II

開講元: 物理学系
担当教員: 村上修一 / 古賀昌久
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 火1-2 (M-B107(H104)) / 金1-2 (M-B107(H104))
クラス: -
科目コード: PHY.C342
単位数: 200
開講時期: 2023年度
開講クォーター: 2Q
シラバス更新日: 2025年7月8日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

本講義では、物性物理学の発展的な内容について扱う。相互作用する電子系を扱う基本的手法について解説した後、磁性について説明する。さらに、超伝導現象に関する実験事実を概観した後、超伝導のＢＣＳ理論について説明する。そして、スピン流の物理学とトポロジカル絶縁体について説明する。本講義を履修することで、固体結晶で起こる多様で興味深い物理現象を理解し、それがいかに実験結果と対応するか理解できる。

到達目標

本講義を履修することによって次の能力を習得する。
1) 磁性・超伝導など、物質中における相互作用する電子系が示す物性が説明できる。
2) スピン流とトポロジカル絶縁体について説明できる。

キーワード

磁性、超伝導、スピン流、トポロジカル絶縁体

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

講義によって内容を解説する。なお第3,4,5,6回はオンデマンド型の授業となる予定で、詳細は講義中に説明する。また、適宜T2SCHOLAやgoogle forms等を用いて、学修状況の確認や質問への回答を行う。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	ベリー曲率の基礎	ゲージ場とベリー曲率の基礎について理解する
第2回	量子ホール効果I	ホール伝導率の量子化とカイラルエッジ状態について理解する
第3回	量子ホール効果II	磁場中の電子とランダウ準位について理解する
第4回	スピン流の物理	スピン流の物理とスピンホール効果について理解する
第5回	トポロジカル絶縁体I	時間反転対称性、スピン軌道相互作用について理解する
第6回	トポロジカル絶縁体II	量子スピンホール効果とヘリカルエッジ状態について理解する
第7回	トポロジカル半金属	トポロジカル半金属について理解する
第8回	電⼦間相互作⽤とハートレー近似	電⼦間相互作⽤の効果について理解する
第9回	ハートレーフォック近似と交換相互作⽤	電⼦間相互作⽤の取り扱いについて理解する
第10回	⾦属強磁性	⾦属強磁性のメカニズムについて理解する
第11回	局在磁気モーメントと反強磁性	磁性について理解する
第12回	超伝導現象	超伝導の性質について理解する
第13回	クーパー対	クーパー対について理解する
第14回	BCSモデル	BCSモデルを導出する

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

指定しない

参考書、講義資料等

必要に応じて講義内で指定する

成績評価の方法及び基準

レポートによる

履修の条件・注意事項

基礎的な固体物理学の知識を前提として講義を行う。そのため「基礎固体物理学」が履修済みであることが望ましい。