2019年度 物性化学   Solid State Chemistry

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開講元
化学系
担当教員名
木口 学  西野 智昭 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
火3-4(H137)  金3-4(H137)  
クラス
-
科目コード
CHM.C331
単位数
2
開講年度
2019年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2019年3月18日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

 本講義は1,2年次で学んだ力学、電磁気学、量子化学、統計力学の知識をベースに、固体結晶の示すマクロな熱的・電気的現象をミクロな原理に基づいて理解することを目的とする。
 具体的な内容としては、固体の構造、固体の比熱、電気伝導度、光学的性質、磁性の振舞いを、金属、半導体、絶縁体の場合において場合を分けつつ、定性的、かつ定量的に理解する。

到達目標

本講義を履修することによって以下の能力を習得する。
1)固体の構造、電子状態を記述する方法を理解し、固体の性質の把握に応用できる
2)固体の比熱、電気伝導度、光学的性質、磁性の振る舞いを正しく理解できる。
3)金属、半導体、絶縁体における固体の性質の差異について正しく理解できる。

キーワード

単位格子、逆格子、電気伝導度、比熱、フォノン、バンド構造、フェル面、バンドギャップ、プラズモン、常磁性、強磁性、反強磁性

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
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授業の進め方

講義と簡単な演習を基本に進めます。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 固体化学のアウトライン 固体の特徴について説明せよ。
第2回 結晶構造と逆格子 結晶構造と逆格子について説明せよ。
第3回 結晶結合 結晶における結合力の起源について説明せよ。
第4回 1次元格子の運動と分散関係 1次元格子の運動と分散関係について説明せよ。
第5回 格子比熱1:アインシュタインモデル アインシュタインモデルに基づき格子比熱を説明せよ。
第6回 格子比熱2:デバイモデル デバイモデルに基づき格子比熱を求めよ。
第7回 固体の電子状態の基礎 1,2,3次元金属におけるエネルギーと状態密度の関係を求めよ。
第8回 金属の電気伝導、電気抵抗の起源 金属の電気伝導、電気抵抗の起源を説明せよ。
第9回 バンド理論の基礎 波数とエネルギーの関係を求めよ。
第10回 ほとんど自由な電子のモデルによるバンド理論 バンドギャップの起源について説明せよ。
第11回 バンド理論の応用:絶縁体と金属の違い 絶縁体と金属の違いを説明せよ。
第12回 半導体の電子状態 半導体の電子状態を説明せよ。
第13回 電子の集団励起:プラズモン プラズモン吸収の周波数依存性を求めよ。
第14回 金属の磁性とパウリの常磁性 金属の磁性とパウリの常磁性について説明せよ。
第15回 強磁性と反強磁性 強磁性と反強磁性について説明せよ。

教科書

特になし

参考書、講義資料等

キッテル 固体物理学

成績評価の基準及び方法

期末試験により評価する。

関連する科目

  • 化学統計熱力学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修の条件を設けない。

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