量000209
量子物性工学　シラバス
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  1. 科目名　量子物性工学
  2. 開講年次　物理システム３年次前期（選択必修）　
  3. 開講日　月曜日１限(8:45-10:15)
  4. 科目の概要：多くの物質の物理的性質はミクロに見ると量子力学によって説明されます。固体の光物性、磁性、超伝導などは、量子力学を使ってはじめて理解できます。この講義では、固体物性の量子的理解をベースに、量子閉じこめ効果についての理解を深め、量子材料工学・量子素子工学への橋渡しの役割を担います。
  5. 構成：章・節・項目
  6. 第１章 序論：身近な量子現象（レーザ、超伝導、ＨＥＭＴ）
  7. 第２章 量子力学復習
  8. ２．１ 波動関数とシュレーディンガー方程式
  9. ２．２ 井戸型ポテンシャル：とびとびのエネルギー準位
  10. ２．３ 中心力のポテンシャル：水素原子と球面調和関数
  11. ２．４ 角運動量とスピン
  12. 第３章 光学現象の量子論T
  13. ３．１ 摂動論を思い出そう
  14. ３．２ 光で誘起される電気双極子：時間を含む摂動
  15. ３．３ 許容遷移と禁止遷移：光学遷移の選択則
  16. ３．４ 光スペクトル
  17. 第４章 光学現象の量子論U
  18. ４．１ 固体のバンド構造
  19. ４．２ 直接遷移と間接遷移
  20. ４．３ 反射スペクトルとバンホーブ特異点
  21. ４．４ 自由励起子と束縛励起子
  22. 第５章 磁性の量子論T
  23. ５．１ スピン・軌道角運動量と磁気モーメント
  24. ５．２ フントの規則と局在磁気モーメント
  25. ５．３ さまざまな常磁性
  26. ５．４ 常磁性体の光スペクトル：多電子系と多重項
  27. 第６章 磁性の量子論U
  28. ６．１ クーロン相互作用と交換相互作用
  29. ６．２ 電子相関と局在・非局在：金属・絶縁体転移
  30. ６．３ 強磁性体の磁性の起源
  31. ６．４ スピン軌道相互作用と磁気異方性
  32. 第７章 微細構造と量子化
  33. ７．１ 多重量子井戸と超格子
  34. ７．２ ２次元電子ガスとＨＥＭＴ
  35. ７．３ 量子化ホール効果
  36. ７．４ 励起子閉じこめ
  37. 第８章 多体問題
  38. ８．１ ファインマン線図
  39. ８．２ 格子振動とフォノン
  40. ８．３ 分極とポラリトン
  41. ８．４ 超伝導とクーパー対
  42. 前提：
    1. 前提とする科目：量子力学概論、量子力学T、量子力学U、電磁気学、材料物性工学概論 　　　　　　　　基礎固体物性
    2. 前提とする事項：シュレーディンガー方程式、粒子性・波動性、摂動論
    3. 数学的能力：複素数、微分方程式、球座標、球面調和関数
  43. 発展：
    1. つながる科目：量子素子工学、量子材料工学、光工学、レーザ光学、低温量子工学、超伝導工学
    2. つながる事項：量子デバイス、超伝導、熱統計
    3. 応用：電子デバイス、量子井戸レーザ、巨大磁気抵抗素子
  44. 実験・演習との関係
    1. 演習：量子力学演習
  45. 教科書、参考書
    1. 教科書：佐藤勝昭他著：機能材料のための量子工学（講談社サイエンティフィク）
    2. 参考書：佐藤勝昭編著：応用物性（オーム社）