シラバス情報

教員名 ： 小林　篤
科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)
固体物理学２
科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)
Solid State Physics 2
授業コード　Class code
9982220
科目番号　Course number
82FSPHY303

教員名
小林　篤
Instructor
Atsushi Kobayashi

開講年度学期
2026年度後期
Year
2026年度
Semester
②Second semester
曜日時限
金曜2限
Class hours
Friday 2nd Period

開講学科・専攻　Department
先進工学部　マテリアル創成工学科

Department of Materials Science and Technology, Faculty of Advanced Engineering
単位数　Course credit
2.00単位
授業の方法　Teaching method
講義

Lecture
外国語のみの科目（使用言語）　Course in only foreign languages (languages)
-
授業の主な実施形態　Main class format
① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

概要　Description
固体物性を理解する上で必須となるエネルギ−バンド理論とその応用として半導体物理の基礎について学ぶ｡

Students will learn about the energy band theory, essential for understanding solid state physics, and its application to the basics of semiconductor physics.
目的　Objectives
本科目は、カリキュラム・ポリシー1項、2項および5項に基づき、専門分野の知識を深めるとともに、学際的視点で課題を発見・解決する能力を養成する「選択科目」の一つである。本科目は、ディプロマ・ポリシー「既存の工学の枠を超えて、自由な発想で基礎科学の融合と展開を図り、産業の発展に寄与する新しい材料と新しい工学を創造する」の実現に資する。

量子力学およびこれに基づくエネルギ−バンド理論を学ぶことにより、固体の電気的・光学的物性についての基礎知識を獲得することを目的とする。

Based on Sections 1, 2, and 5 of the Curriculum Policy, this is an elective course designed to deepen specialized knowledge and cultivate the ability to identify and solve problems from an interdisciplinary perspective. This course contributes to the realization of the Diploma Policy.

The objective is to acquire foundational knowledge of the electrical and optical properties of solids by studying quantum mechanics and the energy band theory based on it.
到達目標　Outcomes
  1. 固体の電子・光物性を理解する上で必須となる量子力学および摂動論について理解できるようになる。
  2. 周期的ポテンシャル中を運動する電子が従うブロッホの定理、およびこれに基づく固体のエネルギーバンド理論を理解できるようになる。
  3. 上述の考えを発展させた実用的エネルギーバンド計算手法（擬ポテンシャル法、第一原理計算）について理解できるようになる。
  4. バンド理論の応用として、半導体など固体の電気伝導や光学特性などの基礎特性を理解できるようになる。

  1. Students will gain an understanding of quantum mechanics and perturbation theory, which are essential for comprehending the electronic and optical properties of solids.
  2. Students will learn about Bloch's theorem, which governs the behavior of electrons in a periodic potential, and the solid-state energy band theory derived from this theorem.
  3. Students will become familiar with practical energy band calculation methods developed from the above concepts, including the pseudopotential method and first-principles calculations.
  4. As an application of band theory, students will understand the fundamental properties of solids, such as electrical conduction and optical characteristics including semiconductors.

卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）
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/​​​
履修上の注意　Course notes prerequisites
「量子力学」と「固体物理学１」を履修していることが望ましい。

It is desirable for students to have completed courses in "Quantum Mechanics" and "Solid State Physics I".
アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）
小テストの実施　Quiz type test
-

準備学習・復習　Preparation and review
  • 教科書に登場する標準的な量子力学は理解しているものとして授業を進行する。予習をおこない、分からない箇所は事前に理解しておくこと。
  • すべてにわたって、「固体物理学１」の内容が身についていることが前提である。「固体物理学１」の復習を行っておくこと。
  • 授業中に出題される「演習問題」は提出を指示されなくても確実に行うこと。
（準備学習）教科書・参考書の該当箇所を見ておくこと。（2時間程度）
（復習）授業中に出された演習問題の解法を身につけること。（2時間程度）

  • The course will proceed under the assumption that students understand the standard quantum mechanics presented in textbooks. Students should prepare in advance and ensure they understand any unclear sections before class.
  • It is assumed that students have fully grasped the content of "Solid State Physics I" throughout the course. Review of "Solid State Physics I" should be conducted.
  • Exercise problems given during the class should be completed reliably.
(Preparatory Study) Review the relevant sections in textbooks and reference books. (Approximately 2 hours)
(Review) Learn the solutions to the exercise problems presented during the class. (Approximately 2 hours)

成績評価方法　Performance grading policy
演習課題の解答状況や試験結果を基に、総合的に成績を評価する。

Grades will be comprehensively evaluated based on the status of submitted exercise assignments and exam results.
学修成果の評価　Evaluation of academic achievement
・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

教科書　Textbooks/Readings
教科書の使用有無（有=Y , 無=N）　Textbook used(Y for yes, N for no)
N
書誌情報　Bibliographic information
-
MyKiTSのURL（教科書販売サイト）　URL for MyKiTS(textbook sales site)
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://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

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

参考書・その他資料　Reference and other materials
「入門固体物性: 基礎からデバイスまで」斉藤博他、共立出版
「物性論ノート」佐藤憲昭、名古屋大学出版会
「バンド理論　物質科学の基礎として」小口多美夫、内田老鶴圃
「固体物理学」寺崎一郎、日本評論社

授業計画　Class plan
全対面授業回の受講を原則とします。尚、成績評価点は「成績評価方法」に従います。

第1回　ガイダンス、固体物理学と量子力学
第2回　量子力学の基本的な考え方
第3回　固体の中の電子(1)　自由電子近似
第4回　固体の中の電子(2)　固体の分類
第5回　固体の中の電子(3)　原子のエネルギー準位
第6回　固体の中の電子(4)　フェルミエネルギー
第7回　固体の中の電子(5)　キャリア統計
第8回　固体の中の電子(6)　状態密度
第9回　固体の中の電子(7)　電子の運動
第10回　固体の中の電子(8)　エネルギーバンド
第11回　半導体の電気伝導(1)　電子と正孔
第12回　半導体の電気伝導(2)　ホール効果
第13回　半導体のキャリア統計(1)　真性半導体
第14回　半導体のキャリア統計(2)　不純物半導体
第15回　到達度評価

  1. Guidance: Introduction to Solid-State Physics and Quantum Mechanics
  2. Basic Concepts of Quantum Mechanics
  3. Electrons in Solids (1): Free Electron Approximation
  4. Electrons in Solids (2): Classification of Solids
  5. Electrons in Solids (3): Atomic Energy Levels
  6. Electrons in Solids (4): Fermi Energy
  7. Electrons in Solids (5): Carrier Statistics
  8. Electrons in Solids (6): Density of States
  9. Electrons in Solids (7): Electron Motion
  10. Electrons in Solids (8): Energy Bands
  11. Electrical Conduction in Semiconductors (1): Electrons and Holes
  12. Electrical Conduction in Semiconductors (2): Hall Effect
  13. Carrier Statistics in Semiconductors (1): Intrinsic Semiconductors
  14. Carrier Statistics in Semiconductors (2): Impurity Semiconductors
  15. Assessment of Achievement

担当教員の実務経験とそれを活かした教育内容　Work experience of the instructor
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教育用ソフトウェア　Educational software
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備考　Remarks

授業でのBYOD PCの利用有無　Whether or not students may use BYOD PCs in class
Y
授業での仮想PCの利用有無　Whether or not students may use a virtual PC in class
N