複雑系科学特論

令和２年度入学者	複雑系科学特論
令和元年度以前入学者	複雑系科学特論Ⅰ
教員名	村山和郎
単位数	2	課程		開講区分	文理学部
科目群	相関理化学専攻
学期	前期	履修区分	選択必修

授業の形態	課題研究
授業概要	この複雑系科学特論は不規則系固体の電気的・光学的性質の理解が目標である。物質の性質（物性）を理解するためには量子力学が必要である。先ず、原子、分子、そして結晶の量子力学を概説する。不規則系固体の量子力学は未完成である。そこで、不規則系固体（アモルファス固体、ガラスなど）を規則系（結晶）の乱れとしてとらえ、実験から導かれる不規則系固体の電気的・光学的性質を、完成した結晶量子力学をベースとして理解する方法を講義する。不規則系固体の物性を理解するためのモデルとしてしばしば用いられるパーコレーション過程、フラクタル構造についても講義する。最後に、不規則系固体の応用、具体的にはアモルファスシリコン太陽電池、アモルファス薄膜トランジスタなどについても講義する。
授業のねらい・到達目標	物質の構造、すなわち原子の配置と物性は密接な関係がある。たとえば、同じ炭素原子からなるダイヤモンドとグラファイトは構造が異なるため、物性は全く異なる。ここでは、原子配置が不規則なアモルファス(ガラス状)物質の電子物性を規則的な構造の結晶のそれと対比させながら学習する。不規則性構造のモデルとして使われるフラクタルやパーコレーション過程についても学習し、不規則系固体の電子物性の理解を深めることも目標である。
授業の方法	授業は履修生と村山の間で電子メールの直接のやりとりで行います。まず授業の説明、関連資料、そして課題を、電子メールで知らせます。資料を参考にして学習し、レポートは村山へ電子メールに添付して送ってください。　村山の電子メールアドレスは指導教員に尋ねるか、学科事務室で知ることができます。履修希望者は授業開始前までに氏名、学籍番号、電子メールアドレスを、村山に電子メールで連絡すること。受信したら、村山から返信します。

授業計画
1	ガイダンス
2	原子の量子力学
3	共有結合（１）
4	共有結合（２）
5	結晶のエネルギーバンド（１）
6	結晶のエネルギーバンド（２）
7	結晶の光吸収スペクトルの特徴
8	不規則構造系半導体のエネルギーバンド
9	不規則構造系半導体の光スペクトル
10	ホッピング伝導
11	不規則構造系の電気伝導
12	不規則系伝導へのパーコレーション過程の応用
13	フラクタルの不規則系伝導への応用
14	アモルファス半導体の物性と応用、アモルファスシリコン太陽電池とトランジスタについて
15	まとめ

その他
教科書	使用しない
参考書	使用しない
成績評価の方法及び基準	レポート(90%)、授業参画度(10%)
オフィスアワー	質問等は村山の電子メールで連絡すること。