2026年度 (最新) 学院等開講科目 物質理工学院 材料系
固体物理学(格子系)
- 開講元
- 材料系
- 担当教員
- 早水 裕平 / 劉 芽久哉
- 授業形態
- 講義 (対面型)
- メディア利用科目
- -
- 曜日・時限
(講義室) - 月7-8 (S8-102) / 木7-8 (S8-102)
- クラス
- -
- 科目コード
- MAT.P301
- 単位数
- 200
- 開講時期
- 2026年度
- 開講クォーター
- 2Q
- シラバス更新日
- 2026年3月6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、固体物性論における結晶構造、電子構造、格子振動と熱的性質、電気伝導などを学ぶ。
到達目標
電子、スピン、フォトンなどが活躍するマテリアルの物理現象を理解し、デバイスへと応用するための基礎とするための、固体物性の入門コースである。物性理論の基本となる結晶理論を理解したのち、量子力学的な観点から、周期的に配列した格子空間の数学的な取り扱いを身に着け、材料特性の理解を進める。
キーワード
結晶構造、X線回折、自由電子、有効質量、格子振動、電気伝導
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
事前に配布する講義資料をベースとして講義を進める。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 固体物性へのイントロダクション |
小テスト |
| 第2回 | 結晶構造と対称性、実際の結晶構造 |
小テスト |
| 第3回 | 不完全結晶、結晶の結合様式 |
小テスト |
| 第4回 | X線回折 |
小テスト |
| 第5回 | 自由電子、３次元の自由電子と状態密度、フェルミ・ディラックの分布関数 |
小テスト |
| 第6回 | 周期ポテンシャル中の電子 |
小テスト |
| 第7回 | 中間試験 |
中間試験 |
| 第8回 | 有効質量と正孔 |
小テスト |
| 第9回 | 金属・絶縁体・半導体 |
小テスト |
| 第10回 | 格子振動とフォノン |
小テスト |
| 第11回 | フォノンと比熱、格子の非調和性、バルク音響波の速度 |
小テスト |
| 第12回 | 金属の電気伝導、ドルーデの理論、フェルミ・ディラック統計 |
小テスト |
| 第13回 | 結晶の熱的性質に対する電子の寄与、電子比熱 |
小テスト |
| 第14回 | 半導体の電気伝導、ホール効果とキャリアの拡散 |
小テスト |
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、参考書、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
材料系の固体物理学（東京化学同人）
参考書、講義資料等
キッテル固体物理学入門（上） （丸善）
成績評価の方法及び基準
試験期間中に定期試験を行う。適宜、小テスト、レポートを課す。
関連する科目
- MAT.P303 ： 固体物理学(電子系)
- MAT.A206 ： 材料の熱的機械的性質
履修の条件・注意事項
量子力学の基礎知識を必要とする。
連絡先 (メール、電話番号) ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。
劉 芽久哉(ryu.meguya[at]mct.isct.ac.jp)
オフィスアワー
特に設けない。