タイトル

ナンバリングコード M3MTR-bcxT-2O-Lx2   科目ナンバリングについて
授業科目名 科目区分 時間割 対象年次及び学科
電子機能材料物性特論    
Advanced Solid State Physics of Electronic Functional Materials
  前期 木5 1~2 工学研究科博士前期課程材料創造工学専攻
講義題目 水準・分野 DP・提供部局
対象学生・
特定プログラムとの対応
 
 
M3MTR bcxT 2O
担当教員 授業形態 単位数 時間割コード
小柴 俊[Koshiba Shun] Lx 2 944071
DP・提供部局  
bcxT
 
授業形態  
 
関連授業科目  
固体物理学Ⅰ・Ⅱ、電磁気学Ⅰ・Ⅱ、量子力学Ⅰ・Ⅱ、光学、固体電子論、半導体工学、光材料物性
 
履修推奨科目  
固体物理学Ⅰ・Ⅱ、電磁気学Ⅰ・Ⅱ、量子力学Ⅰ・Ⅱ
 
学習時間  
講義90分 × 15回 + 自学自習
 
授業の概要  
誘電体・超伝導体・磁性体といった物質は応用度が高く、それらの物質をナノスケールで人工的に構造制御・形状制御した材料は近年特に重要なデバイスとしてなりつつある。これらの物質の物性の理解は、電磁気学や量子力学を基礎とする固体物理学というミクロな視点に加え結晶やナノ構造といった視点からの考察が必須である。本授業ではこれらの物性の発現機構について基礎的な理解に必要な知識ならびにその応用について講義する。
 
授業の目的  
誘電体・超伝導体・磁性体はそれぞれ独特な特徴を有し、かつ複雑な物性挙動を示す。そのマクロ物性の理解は、ミクロな電子状態、結晶構造、ナノ構造に由来しており、力学・熱統計力学・電磁気学・固体物理学・量子力学など複数の学問知識を踏まえた統合的な理解が必要である。本講義では各物性に関する基礎項目から応用上の問題に至るまでの流れを明かにする。本講義により物性の背景にある基礎学問が実際どのように展開され物性を表現しているかそのメカニズムを理解し、応用できるようになる。
 
到達目標  
(1)誘電体について、基本的な物性とその起源について理解し、電磁気学の式を用いて説明することができる。
(2)磁性体について、基本的な物性を理解し、その起源を説明できると同時に、種々の磁性材料について特徴と応用を理解している
(3)超伝導の物性とミクロな電子構造との関係を説明でき、実用上の重要度を説明することができる。
(4)半導体のヘテロ構造について理解し、構造の変化が電気・光物性に及ぼす効果と既存の応用デバイスとの関係を論じることができる。
 
学習・教育到達目標(工学部JABEE基準)  
C
 
成績評価の方法と基準  
誘電体、磁性体、超伝導体・ヘテロ構造の各項目ごとに実施する小テストもしくはレポートを統合し、総点100点と換算して評価する。60点未満は不可とする。
 
授業計画並びに授業及び学習の方法  
第1回:誘電体(1) 誘電率と誘電分極(誘電率、局所電場、クラウジウス-モソッティの関係)
第2回:誘電体(2) 誘電分散(ローレンツモデル、デバイ緩和、誘電損、コールコールプロット)
第3回:誘電体(3) 強誘電体(自発分極、ヒステリシスループ、キュリーワイスの法則)
第4回:誘電体(4) 圧電現象(ピエゾ効果、圧電テンソルなど)
第5回:磁性体(1) 古典磁気学(円電流の作る磁界、磁極と磁気双極子、磁化)
第6回:磁性体(2) 磁気モーメントと量子論(軌道角運動量とスピン、ボーア磁子)
第7回:磁性体(3) 磁気モーメントと量子論(全角運動量と原子の磁気モーメント、フント則)
第8回:磁性体(4) 磁性体の種類と特性(秩序磁性と無秩序磁性、交換相互作用)
第9回:磁性体(5) 磁性体の種類と特性(局在磁性、温度と磁気構造、平均場近似)
第10回:磁性体(6) 磁性体の種類と特性(遍歴磁性、パウリ磁性とバンド、ランダウ反磁性)
第11回:磁性体(7) 磁気ヒステリシス曲線(軟磁性と硬磁性、磁性薄膜、異方性)
第12回:超伝導(1) マイスナー効果、ロンドン方程式、BCS理論
第13回:超伝導(2) 第2種超伝導体、ジョセフソン素子、高温超電導体
第14回:ヘテロ構造(1) 超格子、K-Pモデル、自然超格子
第15回:ヘテロ構造(2) 量子井戸、量子細線、量子ドット
 
教科書・参考書等  
(教科書)「キッテル固体物理入門(下)」(丸善)
(参考書)「磁気と磁性Ⅰ」(培風館) 溝口正著 など
 
オフィスアワー  
水曜日12:10~12:50 工学部(林町)2号館8階居室
なお質問は授業の前後およびメールでも受け付ける。(宮川)
 
履修上の注意・担当教員からのメッセージ  
難しい現象も、もとを辿れば非常に単純な機構の組み合わせで発現しており、1つ1つの基本的な事項から理解することができます。本講義の毎回の受講により、大きな思考力と応用力が身に付きます。
 
参照ホームページ  
 
メールアドレス  
鶴町:tsuru@eng.kagawa-u.ac.jp
宮川:miyagawa@eng.kagawa-u.ac.jp
小柴:koshiba@eng.kagawa-u.ac.jp
 
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