熊本大学学术リポジトリKumamotoUniversityRepositorySystem.PDF

熊本大学学術リポジトリ Title 固体物性学講義ノート Author(s)黒田, 規敬 Citation Issue date2008 Type Learning Material URL /2298/8246 Right 熊本大学工学部マテリアル工学科 固体物性学 講義ノート 担当 黒田規敬 目 次 §1. 結晶の表現 ・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2. 結晶構造，結晶系とブラベー格子，結晶の表現方法，ブリルアンゾーン， 何故逆格子が必要か §2. 結晶中の波動 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 13. 結晶における波動の量子性，音波=フォノンと格子比熱 §3. 電子帯の形成 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 20. 電子帯とは，補足−原子と電子・周期律表の読み方− §4. 原子間結合の様式と物性 ・・・・・・・・・・・ 26. 結合エネルギー，結晶の力学的性質，原子間結合様式，磁性との関係 §5. 有効質量近似，自由電子ガスモデル ・・・・・・ 33. 化学結合性と電子帯，波動性と粒子性の2面性 = 相補性原理，正孔(hole)の概念， 等エネルギー面，状態密度，電子密度と分布関数，フェルミ分布関数， §6. 金属電子の熱・電気的性質 ・・・・・・・・・・ 42. 熱電効果，金属の電子比熱，電気伝導，熱伝導 §7. 半導体の伝導性，p-n接合 ・・・・・・・・・・ 50. エネルギーギャップのタイプ，構造敏感性，伝導電子の密度，伝導電子密度の温度依存性， p-n 接合 §8. 物質の光学特性 ・・・・・・・・・・・・・・・ 61. 物質と光，振動子モデル，誘電関数，赤外格子振動反射-残留線反射-，電子帯間遷移， 金属の鏡面反射，光ダイオード(LED, LD) 付録 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 74. エネルギーの換算率表，基本定数 演習問題解答例 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 75. 担当教員プロフィール ・・・・・・・・・・・・・・・・・ 86. 1 § 1. 結晶の表現 結晶構造 結晶の原子配置は特定の点対称性(回転，鏡映，反転，回転鏡映)と並進対称性を持っている． 結晶構造の分類┉┉すべての結晶は構造の対称性の上で14種類のブラベー格子(Bravaislattice)に分類できる． 図1.1 14個のブラベー格子 2 結晶系とブラベー格子 c 単位胞 (unit cell) α β b a, b, c : 格子定数 (lattice constants) γ a 図1.2 単位並進ベクトルと方向余弦 ブラベー格子 = 結晶格子が持つ点対称性をすべて備え，かつ，その単位並進ベクトルの整数 １次結合で結晶内のすべての格子点をつくることのできる，最小の格子胞 表 1.1 14個のブラベー格子の構造 結晶系 結晶系に属するブラベー 格子定数と方向余弦 格子の種類と記号 三斜晶系