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Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
1. 目的
電子工学と関連する固体物理学の基礎知識修得を目標とする。
2. 概要
結晶構造、結晶の結合力と種類、格子振動、固体の熱的性質、金属の自由電子論、結晶中の電子の運動、磁性体、等について講義する。また、講義内容の理解を深めるために、適宜演習を行う。
3. 達成目標
この授業では固体物理学の基礎を理解し、説明することができること及び種々の理論を実際の解析に用いられるようになることを目標とする。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
1. Objective
This course provides students with basic knowledge about solid state physics related with electronic engineering.
2. Outline
In this course, the lecturer explains about crystal structure, variety of crystal bonding force, lattice vibration, free electron theory of metal, movement of an electron in the crystal. Exercises will be held accordingly to deepen understanding of the lecture.
3. Goal
The purpose of this course is to help students understand and explain solid state physics and use various theories in the practical analysis.
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１．目的
物性物理とは物の性質を物理的に理解する学問である。この授業では、物性物理の基礎となる事項を学ぶ。
２．概要
物性物理の基礎となるいくつかの事項、結晶構造、結晶による回折と逆格子、結晶結合、フォノン、絶縁体の熱的性質について学ぶ。
３．達成目標等
・典型的な結晶構造および逆格子を理解し、X線回折によって結晶構造を解析できる。
・典型的な結晶結合を物理的に理解できる。
・典型的なフォノンの分散関係を計算でき、絶縁体の比熱、熱膨張、熱伝導を物理的に理解できる。
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The purpose of this course is to learn fundamentals of solid state physics.
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１．目的
物性物理原論Ａ・Ｂの講義内容の理解を深め、応用力を養う。
２．概要
物性物理原論Ａ・Ｂで講義する内容（結晶構造、結晶による回折と逆格子、結晶結合、フォノン、絶縁体の熱的性質、金属のドルーデ理論、自由電子の比熱、自由電子近似や強結合近似でのバンド構造）にそって、基礎的問題を解く。
３．達成目標等
・物性物理原論Ａ・Ｂの講義内容が理解できる。
・物性物理原論Ａ・Ｂの講義内容に関連する基礎的問題を解くことができる。
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The purpose of this course is to understand the content of "Solid State Physics A・B" deeply by taking fundamental exercises.
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１．目的
様々な物質で発現する物性物理現象について、理解を深めることを目的とする。
２．概要
金属や誘電体、磁性体、超伝導体等において発現する多彩な物理現象や
秩序状態、電場・磁場に対する応答、その微視的機構について解説する。
３．達成目標等
種々の物質の具体的な物性物理現象を理解すること。
連絡や資料掲載など必要に応じ、Google Classroomを利用する。
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1. Objective
To understand physical phenomena emerged in various materials.
2. Outline
We will study the various physical phenomena, ordered states, electric/magnetic responses, and their microscopic mechanisms in metals, dielectrics, magnets, and superconductors.
3. Learning objective
To understand the physical properties of many kinds of materials.
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
情報電子デバイスやナノ電子デバイスの元になる金属，半導体，絶縁体などの物質（無機固体）の基礎的性質を理解する。
２．概要
物質の素材としての原子の構造から始めて，原子が集まって固体となるしくみ，原子の規則的配列構造である固体結晶の性質，固体結晶中での電子の振る舞い，金属と半導体や絶縁体との違いなどについて講義する。
３．達成目標等
電子物性の基礎となるバンド理論を習得して，それを土台に固体の電気伝導，磁性，光学的性質についての理解を深めることを目標とする。
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1. Objective
Students will learn basic properties of materials (Inorganic solid) such as metals, semiconductors, insulators, and so on, which are used to make information electronic and nanoelectronic devices.
2. Outline
The lecture explains structures of atoms as components of substances, mechanism in which atoms assemble and form a solid, properties of solid crystals having regular atomic arrangements, behavior of electrons in solid crystals, differences between metals, semiconductors, and insulators, and so on.
3. Goal
This course is intended to allow students to learn band theory as fundamental knowledge, and then to understand electrical conduction, magnetism, and optical properties of solids.
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１．目的
物性物理原論Ａ・Ｂの講義内容の理解を深め、応用力を養う。
２．概要
物性物理原論Ａ・Ｂで講義する内容（結晶構造、結晶による回折と逆格子、結晶結合、フォノン、絶縁体の熱的性質、金属のドルーデ理論、自由電子の比熱、自由電子近似や強結合近似でのバンド構造，光学的性質，輸送現象の半古典的扱い）にそって、高度な問題を解く。授業中に解法を発表してもらう．また小テストやレポートで理解を深める．
３．達成目標等
問題を解く力、人前で発表する要領、読みやすいレポートを書く力を養う。
４．受講方法
Google Classroomを利用する場合がある
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1. Purpose
The purpose of this course is to understand the content of "Solid State Physics A・B" deeply by taking advanced exercises.
2. Outline
Contents are what are studied in "Solid State Physics A・B" (Crystal structure, diffraction and reciprocal lattice, crystal binding, phonon, thermal properties of insulator, Drude theory of metal, specific heat for free electrons, band structure based on nearly free electron approximation and tight binding approximation, optical properties, semiclassical treatment of transport phenomena).
Students present solutions for some problems in class. Short tests and/or reports are also given to check and deepen their understanding.
3. Goals and objectives
Students develop abilities of calculation, presentation, and writing report.
4. Format
Google Classroom is used if necessary.
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１．目的
結晶の物性を系統的に理解するためには、周期場中の電子の挙動を学ぶ必要がある。この授業では、Ｂｌｏｃｈの定理を中心に固体内の伝導電子の挙動について、その基礎的な取り扱い方を学ぶ。
２．概要
量子力学と物性物理原論Ａで学んだ事を基にして、自由電子による金属の比熱や伝導現象を扱う。ついで、周期場中の電子に関するＢｌｏｃｈの定理を扱い、Ｂｌｏｃｈ関数の諸性質や電子のエネルギー帯形成についての一般論を学ぶ。種々の金属のバンド構造を概観し、外場による固体内のＢｌｏｃｈ電子の運動を半古典論の範囲で記述する方法を学ぶ。
３．達成目標等
この授業では主に以下のような能力を習得することを目標とする。
・金属結晶内部の電子の古典的な描像を理解する。
・個々の結晶の多様なバンド構造を理解する基礎を習得する。
・半導体・絶縁体の電子状態を記述する強結合近似を習得する。
資料掲載など必要に応じてGoogle Classroomを利用するので、確認するようにしてください。
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1. Purpose and Target
Study the basic knowledge of Bloch theorem to understand the behavior of conduction and valence electrons in periodic potential of metallic and insulating crystals.
2. Outline
Electric and thermal properties of free electrons in metals will be given based on the knowledge of quantum mechanics and solid state physics A．Bloch theorem in periodic potentials will be proved and applied to understand the basic properties of band structures and band gaps in various kinds of crystals. The course ends up with the brief introduction of response of conduction electrons to external electric and magnetic fields in wave packet form.
固体電子論(結晶構造、フォノン、自由電子、バンド構造など)の基礎を復習し、金属・半導体・超伝導体における電子論や、光電子分光などの電子状態を観測する実験手法について学習する。さらに、凝縮系物理学における最近のトピックスである、トポロジカル絶縁体、高温超伝導体、原子層物質などにおいて発現する様々な特異物性と、その背後にある電子構造との関連について理解する。
We revisit the basics of condensed-matter physics such as crystal structure, free electrons, and energy band structure, and learn electron dynamics of metals, semiconductors, and superconductors. We also study basic principle of key experimental techniques to prove electronic structure, such as photoelectron spectroscopy. Unusual physical properties of topological insulator, high-temperature superconductor, and atomic-layer materials, and their relationship with underlying electronic states will be introduced.
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１．目的
現代のエレクトロニクスを支えているのは、Solid Stateと呼ばれる固体材料である。この授業では、現代のデバイスを支える広範な電気電子材料の基礎及び応用について学ぶ。
２．概要
電気電子材料の基礎及び材料作成法や微細構造形成法をも含めた応用について、磁性材料、導電材料、絶縁材料、誘電体材料、半導体材料、有機材料等を例に講義する。
３．達成目標
この授業では、種々の電気電子材料の基礎及びその応用原理の理解を目標とする。
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1. Objective
Current electronics is supported by solid materials called as solid state. In this course, students will understand basic of wide range of electric and magnetic materials which support current devices and the application.
2. Outline
In this course, the lecture explains basic of electric and magnetic materials, preparation methods of the materials, microstructure forming method including the application with magnetic materials, conducting materials, insulating materials, dielectric materials, semiconductor materials, organic materials as the examples.
3. Goal
This course is intended to allow students to understand basic of various electric and magnetic materials and principle of the application.
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１．目的
無機物質を中心とした固体に関し、化学結合論、結晶構造、電子構造等の知識に基づいて、電気的、磁気的、光学的性質など、物性との相関を理解する。
２．概要
機能性無機固体に関し、形態に応じた様々な合成法を学ぶとともに、結晶構造と諸物性を基礎的かつ体系的に把握する。
３．達成目標等
・無機固体の機能発現の機構が説明できること。
・新しい機能材料の設計の指針が提案できること。
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In this course, students will understand the origin of functionality of inorganic solid materials based on the knowledge of chemical bonding, crystal structure, and electronic structure of the materials.
Students will learn about various preparative methods for solid materials and the systematic interpretation of physical properties in the view point of structural aspect.