電子物性工学特論Ａ （旧：電子物性工学特論１）

Advanced Study on Solid StateEngineering Physics A （旧：電子物性工学特論１）

998C308

82AMMPR503

小嗣　真人

Masato Kotsugi

2024年度後期

2nd semester

月曜2限

Monday 2nd class

先進工学研究科　マテリアル創成工学専攻

Department of Materials Science and Technology, Graduate School of Advanced Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

固体中の電子状態を理解することを目標に、下記の項目についてそれぞれ理解を深める。結晶構造、逆格子、結晶結合、フォノン(振動および熱的性質)、自由電子フェルミ気体、エネルギーバンド、半導体、フェルミ面、プラズモンについて学修し、電子物性の基礎を理解する。また、座学で得た電子物性の基礎知識を土台に、論文紹介を行う。実材料における電子物性の重要性を理解すると共に、様々な応用展開に活用する。

With the aim of understanding the electronic state in solids, the following items are deepened. Study crystal structure, reciprocal lattice, crystal bond, phonon (vibration and thermal properties), free electron Fermi gas, energy band, semiconductor, Fermi surface, plasmon, and understand the basics of electronic physical properties. In addition, papers will be introduced based on the basic knowledge of electronic physical properties obtained in classroom lectures. Understand the importance of electronic properties in real materials and utilize them in various application developments.

物質機能の担い手である電子状態を理解することで、幅広い応用分野に展開するための基礎的な素養を身につける。

By understanding the electronic state, which is responsible for material functions, you will acquire basic knowledge for developing a wide range of application fields.

固体中の電子の振る舞いを電子状態にもとづいて理解することを到達目標とする。

The goal is to understand the behavior of electrons in a solid based on the electronic state.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

固体物理と量子力学を良く復習して、基礎知識を身につけていることが望ましい。後半では当番制で論文紹介を行うと共に、発表内容に関する質疑応答をグループワークとして行う。

It is advisable to review solid state physics and quantum mechanics and acquire basic knowledge. In the latter half, the papers will be introduced on a duty system, and questions and answers on the content of the presentation will be made as a group work.

ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／グループワーク　Group work／プレゼンテーション　Presentation

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（準備学習）指定した教科書をよく読んで、授業の理解に役立てること。
（復習）教科書の章末や他の演習書の問題を解いて授業内容の理解を深めること。　

(Preparatory study) Read the specified textbooks carefully to help understand the lesson.
(Review) To solve the problems in the end of textbook chapters and other exercise books to deepen understanding of the lesson contents

演習回の得点と、到達度評価の得点を踏まえて、総合的に成績を評価する。

Comprehensively evaluate the grades based on the score of the exercises and the score of the periodic examination.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

第１回：授業の概要説明
第２回：固体の結晶構造について理解する。
第３回：固体の逆格子について理解する。
第４回：様々な結晶結合について学修する。
第５回：フォノン(振動)について理解する。
第６回：フォノン(比熱)について理解する。
第７回：演習を行い、結晶に関する理解を深める。
第８回：自由電子フェルミ気体について学修する。/論文紹介を行う。
第９回：自由電子モデルからブロッホ関数について理解する。/論文紹介を行う。
第１０回：周期的ポテンシャルからエネルギーバンドについて理解する。/論文紹介を行う。
第１１回：半導体の電子状態、バンドギャップの理解を深める。/論文紹介を行う。
第１２回：金属のフェルミ面を理解する。/論文紹介を行う。
第１３回：プラズモンについて学修する。/論文紹介を行う。
第１４回：ポラリトンについて理解を深める。/論文紹介を行う。
第１５回：演習を行い、電子状態に関する理解を深める。/論文紹介を行う。
到達度評価

The first: Outline explanation of class
Part 2: Understand the crystal structure of a solid.
The third: Understand solid reciprocal lattice.
The fourth: We learn about various crystal bonds.
The fifth: Understand phonons (vibrations).
The sixth: Understand phonons (specific heat).
The seventh: We practice and deepen understanding about crystal.
The eighth: We learn about free electron Fermi gas. / Introduce papers.
The ninth: Understand the Bloch function from the free electron model. / Introduce papers.
The tenth: Understand energy bands from periodic potentials. / Introduce papers.
Eleventh: Deepen understanding of electronic states and band gaps of semiconductors. / Introduce papers.
The twelfth: We understand Fermi surface of metal. / Introduce papers.
The thirteenth: We learn about plasmon. / Introduce papers.
The 14th: We deepen understanding about polariton. / Introduce papers.
The 15th: Exercise and deepen understanding about electronic state. / Introduce papers.
Routine test

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