単位数: 2. 担当教員: 吹留 博一. 開講年度: 2024. 開講言語: 日本語。但し、授業プリント、配布資料、板書などは英語で行う。.
Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。
20世紀の物性物理学は自然物質の構造と機能を理解することが目的であった、21世紀に入り、物性物理の目的は新物質を原子レベルから設計・創成し、望まれる機能発現を確認することへとシフトした。所望の機能発現を目的とするモノの設計・製作は「工学」に他ならない。固体物性「工学」こそは21世紀固体物性の本流である。
工学を基軸に据える本講義は、理学部のように「物理から技術へ」ではなく「技術から物理へ」の順序で進行する。この順序で行うもう一つの理由は時間節約のためである。技術者には物理の足場を組んでから物質の機能・応用を理解する時間的余裕がない。大切なことは固体物理の基本的な諸概念を正しく掴み、これを新技術の理解と開発の道具として使いこなすことである。本講義では数学的厳密さの前に概念の正しい理解に主眼を置く。
講義は、今日の電子・電気工学から見て重要な物性上のいくつかのトピックスを厳選して取り上げるが、学生の研究テーマの物性的背景を取り上げることもやぶさかではないので、目的意識を持って参加してほしい。講義は毎回配布する英語のプリントに基づいて行われる。講義内容については、学部レベルの固体物理については、下に記載の教科書を自習して理解してくることが求められる。
(アクセス方法)
授業にはGoogle Classroomを利用する。
学生が行うプレゼンテーションはGoogleMeetもしくはZoomを用いたリアルタイム型、もしくはオンデマンド型を考えているが、詳細は五月中旬ごろに連絡。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")
Solid-state physics (SSP) in the 20th century was dedicated to analyze structures and functions of natural substances. Now in this 21st century, the goal of SSP has shifted to designing and synthesizing new materials, from the atomic level, to try to demonstrate required functions. Designing and synthesizing things to realize desired functionality is nothing but engineering; SSP-based engineering should be the mainstream in SSP in this century.
Being focused on engineering, this class will proceed in a from-engineering-to-physics manner, not from-physics-to-applications manner as they do in the faculty of science. Another reason to take this order is to save time. Engineers usually do not have enough time to master all the essentials in SSP before going to specific topics. What is important here is to have right images on basic concepts in SSP to use them as a tool to understand emerging technologies and elaborate them. Conceptual understanding comes first before mathematical rigor.
The class will focus on several topics specially selected in terms of importance in today’s electronics and electrical engineering, but is open to those that form the physical basis of the research theme of the students. Students are required to be strongly motivated in attending the class. While the class will proceed using a printed synopsis written in English, the language itself is in Japanese. Students are required to master the minimum basis of the undergraduate solid-state physics described in the text books listed below.
(Access)
Google classroom will be used .
Presentations by students may be done realtime by using Google meet or Zoom, or on-demand, The detail has not be decided yet. In the middle of May, the details wil be informed.
学部の「電子物性」相当の授業を履修していることが望ましい。
Students are recommended to complete the Solid State Physics (or equivallent) cource during the undergraduate.
1 序論
2 物質の電気伝導
3 メソスコピック系の電気伝導とランダウワーの式
4 アモルファス半導体とアンダーソン局在
5 グラフェンの電子構造―タイトバインディング法―
6 グラフェン電子構造と角度分解光電子分光
7 グラフェンの電気伝導
8 グラフェンの光学物性
9 磁場中での電子の量子論（ランダウ準位）
10 量子ホール効果
11 巨大磁気抵抗
12 スピントロニクスと強磁性
13 先端分光および顕微鏡
14 トポロジカル絶縁体
1 Introduction
2 Electrical conduction in materials
3 Electrical conduction in mesoscopic systems and Landauer's formula
4 Amorphous semiconductors and Anderson localization
5 Electronic structure in graphene: tight-binding method
6 Electronic structure in graphene and angle-resolved photoelectron spectroscopy
7 Electrical conduction in graphene
8 Optical properties of graphene
9 Quantum theory of eletron under magnetic field
10 Quantum Hall effect
11 Giant magnetoresistance
12 Spintronics and ferromagnetism
13 Advabced spectroscopies and microscopies
14 Topologica insulators
授業時に課される宿題を提出するだけでなく、配布されるプリントにより授業内容を復習し、理解できていない点があれば質問を用意し、次回授業時に質問すること。
Students are required not only to submit class assignments but also to review each class using handouts. If there remain any parts they cannot understand, they should ask questions in the next class.
宿題及び授業中に行うプレゼンテーション等によって評価する。
Students are evaluated on completion of assignments, and in class presentations.
http://www.fukidome.riec.tohoku.ac.jp/
火曜日午後3時以降 通研一号館N棟311号室が望ましい。アポイントを行うこと。
Anytime after 3 pm on Tuesdday is fine. Make an appointment in advance.