Course Name Year Term Period Faculty / Graduate School All Instructors Credits
32750:[2025 Fall]Solid State Physics Ⅰ (T8) 2025 Fall Mon2 College　of　Science　and　Engineering NUMAI TAKAHIRO 2

Campus

BKC

Class Venue

Co-learning306

Language

日本語

Course Outline and Method

本科目では，エレクトロニクスの基礎を支える固体物理学の基礎を扱います．本質を理解することを目的として説明し，固体物理学について深い理解を得ることを目指します．

Student Attainment Objectives

・学生が，ミラー指数を計算できるようになること．
・学生が，共有結合結晶における平衡原子間距離を計算できるようになること．
・学生が，イオン結晶における平衡原子間距離を計算できるようになること．
・学生が，格子振動における分散関係を計算できるようになること．
・学生が，固体の比熱を計算できるようになること．
・学生が，電子や正孔の濃度と移動度を計算できるようになること．

Recommended Preparatory Course

ベクトル解析，電磁気学Ⅰ，量子力学，統計物理学

Course Schedule

Lecture/Instructor（When there are multiple instructors) Theme
Keyword, References and Supplementary Information
-

+R授業対象科目。第1回に+R授業を実施。詳細はmanaba+Rを参照。

1

ベクトル解析の基礎

『固体物性の基礎』 pp.21-32

外積，内積，体積，ガウスの定理，ストークスの定理

2

結晶の構造

『固体物性の基礎』 pp.133-145
『改訂版　固体物理学演習』 pp.7-9

格子，単位構造，並進ベクトル，基本セル，結晶面の指数，結晶構造

3

X線回折（１）

『固体物性の基礎』 pp.145-151
『改訂版　固体物理学演習』 pp.6-9

回折条件，逆格子

4

X線回折（２）

『固体物性の基礎』 pp.152-156
『改訂版　固体物理学演習』 pp.5-7

ブラッグ条件，散乱振幅

5

X線回折（３）

『固体物性の基礎』 pp.156-159
『改訂版　固体物理学演習』 p.7, 10, 11

構造因子，原子形状因子

6

結晶結合

『固体物性の基礎』 pp.161-168
『改訂版　固体物理学演習』 p.12

希ガス結晶

7

結晶結合

『固体物性の基礎』 pp.169-180
『改訂版　固体物理学演習』 pp.12-14, 16

レナード・ジョーンズポテンシャル，イオン結晶，共有結合，金属結合，水素結合

8

弾性

『固体物性の基礎』 pp.181-188
『改訂版　固体物理学演習』 pp.14-15, 17-19

応力，変位，歪，弾性エネルギー密度

9

フォノンによる比熱（１）

『固体物性の基礎』 pp.189-201
『改訂版　固体物理学演習』 pp.32-34, 37-39

格子振動

10

フォノンによる比熱（２）

『固体物性の基礎』 pp.201-208
『改訂版　固体物理学演習』 p.36

状態数，状態密度

11

フォノンによる熱容量

『固体物性の基礎』 pp.57-71, 208-213
『改訂版　固体物理学演習』 pp.36-37，40

系と熱浴の熱的接触，確率，エントロピー，プランク分布，デバイモデル，アインシュタインモデル

12

自由電子気体による比熱

『固体物性の基礎』 pp.71-78, 213-218
『改訂版　固体物理学演習』 pp.42-44, 49-50

エントロピー，ギブス和，フェルミ－ディラック分布

13

エネルギーバンド，金属

『固体物性の基礎』 pp.219-246
『材料物性の基礎』 pp.61-66
『改訂版　固体物理学演習』 pp.62-69，45-46, 51-52

エネルギーバンド，電気伝導，有効質量，オームの法則，ホール効果

14

半導体，最終講義日試験

『材料物性の基礎』 pp.85-118
『改訂版　固体物理学演習』 pp.76-94

真性半導体，伝導電子の濃度，正孔の濃度，真性キャリア濃度，不純物半導体，フェルミ準位と濃度，フェルミ準位と温度，ドリフト電流，拡散電流，光学遷移，直接遷移，間接遷移

最終講義日試験

Class Format

第1回～14 回を対面授業にて実施．ただし，第14回における最終講義日試験はオンライン受験に切り替える場合がある．

Recommendations for Private Study

始業時まで
　教科書（各回のシラバスの該当ページ．ただし，演習書は除く．）を読んでノート（4～6ページ）を作成する．このノートを基にして，板書用資料（A4判2ページ）を作成する．数式は，写すのではなく，自分で計算して導くことが大切．

（対面では，主に演習問題の解説をおこなう．質問に対しても回答する．）

講義後
　何も見ないで教科書の内容を再現できるまで復習する．

Grade Evaluation Method

Kind Percentage Grading Criteria etc.
Final Examination (Written) 0

Report Examination
(A report to be submitted by the unified deadline)		 0

Exams and/or Reports other than those stated above, and Continuous Assessment　
(Evaluation of Everyday Performance in Class)		 100

提出物（レポート，小テスト，最終講義日試験）の結果によって評価する.宿題の提出は必須である．

Grade Evaluation Method （Note）

最終講義日試験では，電卓と『ケンブリッジ 物理公式ハンドブック』（共立出版）の持込みを許可します．宿題（結晶面模型と結晶構造模型の作製）提出は必須です．

Advice to Students on Study and Research Methods

授業前に，教科書と参考書をしっかり勉強しておきましょう．答を丸写しにするのではなく，自分の力で導出しましょう．また，暗記するのではなく，考え方を理解するよう努めましょう．

Textbooks

Title Author Publisher ISBN Code Comment
固体物性の基礎 沼居貴陽 共立出版 978-4-320-03609-3
材料物性の基礎 沼居貴陽 共立出版 978-4-320-03610-9
改訂版　固体物理学演習 沼居貴陽 丸善出版 978-4-621-07655-8
結晶構造基本セット （面心立方あるいは体心立方） 宿題の課題
結晶模型展開図（クリスタルベース製） 宿題の課題

Textbooks （Frequency of Use, Note）

電卓の使用を推奨します．特にTI-89 Titanium (Texas Instruments)や fx-CG50 (CASIO) は，文字を用いたままの微分・積分，行列，ベクトルの演算ができるばかりでなく，グラフ描画も可能です．

Reference Books

Title Author Publisher ISBN Code Comment
固体物性入門 沼居貴陽 森北出版 978-4-627-77391-9
例題で学ぶ半導体デバイス 沼居貴陽 森北出版 978-4-627-77361-7
OHM大学テキスト　固体物性工学 沼居貴陽 オーム社 978-4-274-21276-5
Introduction to Solid State Physics Charles Kittel John Wiley & Sons 0-471-68057-5
ケンブリッジ 物理公式ハンドブック -ポケット版- Graham Woan (著), 堤 正義 (翻訳) 共立出版 978-4-320-03481-5 最終講義日試験に持ち込み可
ベクトル解析 H. P. スウ 森北出版 978-4-627-93020-9
フーリエ解析 H. P. スウ 森北出版 978-4-627-93010-0

Reference Books （Frequency of Use, Note）

Web Pages for Reference

How to Communicate with the Instructor In and Out of Class(Including Instructor Contact Information)

Other (Separate instructions will be provided)

Other Comments

教員の電子メールアドレス
　numai@se.ritsumei.ac.jp

質問
　できるかぎり，教室で講義中あるいは休憩時間に質問してください．その他の時間に質問があるときは，事前に電子メール（numai@se.ritsumei.ac.jp）でアポイントメントをとり，個人研究室（ウェストウィング2階）に来てください．電子メールには，タイトル，学科，学年，氏名，学生証番号を明記すること．電話での質問には，応じられません．
【科目ナンバリング・カリキュラムマップはこちらから/Click here to see the Curriculum-Map and Course-Numbering】
URL:https://secure.ritsumei.ac.jp/students/pathways-future/course/curriculum.html/