2024年度学院等開講科目理学院物理学系物理学コース

量子輸送

開講元: 物理学コース
担当教員: 藤澤利正
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 金3-4 (M-135)
クラス: -
科目コード: PHY.C444
単位数: 100
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 4Q
シラバス更新日: 2025年3月14日
使用言語: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

本講義では、低温での物質中における電子や電子スピンなどの量子輸送現象について理解することを目的とする。主に、半導体での電子輸送現象を題材として扱うが、他の物質の量子輸送現象にも言及する。次元性（２次元、１次元、０次元）、量子干渉効果、クーロン相互作用、スピン軌道相互作用、などに起因して現れる興味深い量子輸送現象を学習する。各単元で関連する演習問題を提供し、学習効果を高める。

到達目標

本講義を履修することによって次の能力を修得する。
・量子輸送現象の基本的な考え方を身に付けることができる。
・低次元電子系における特徴的な量子輸送現象を理解することができる。
・相互作用に起因した量子輸送現象について理解することができる。

キーワード

量子輸送現象、低次元電子系、量子ホール効果、単一電子輸送現象

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

各単元について、講義を行い、演習問題を解くことによって、理解を深めてもらいます。基本的概念や法則に関する講義とともに、最新の研究トピックスにも言及します。演習問題はレポートとして提出してもらいます。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	量子輸送現象の概要	量子輸送現象の概要を把握する
第2回	バンド構造と対称性	演習問題（進度により変更の可能性あり）
第3回	半古典論輸送	演習問題（進度により変更の可能性あり）
第4回	散乱理論	演習問題（進度により変更の可能性あり）
第5回	電子波干渉効果	演習問題（進度により変更の可能性あり）
第6回	量子ホール効果	演習問題（進度により変更の可能性あり）
第7回	単一電子輸送現象	演習問題（進度により変更の可能性あり）

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

講義資料配布予定

参考書、講義資料等

- T. T. Heikkila, The Physics of Nanoelectronics, Transport and Fluctuation Phenomena at Low temperatures, Oxford Master Series in Condensed Matter Physics, ISBN-13: 978-0199673490
- Yuli V. Nazarov and Yaroslav M. Blanter, Quantum Transport: Introduction to Nanoscience, Cambridge University Press, ISBN-13: 978-0521832465

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

なし