電子物性基礎

　現在の高度情報化社会は、物質のもつ多彩な性質により支えられています。半導体は、その抵抗率を人工的に大きく制御できる点や、効率的に電気と光を変換できることなどが特徴で、トランジスタや光デバイスに幅広く応用されています。強磁性体は磁力の源として使われているだけでなく、データセンタの大規模な記憶装置や、現在開発が進んでいるスピントロニクスデバイスの中の電子のスピン制御にも利用されています。強誘電体は、交通系ICカードや、次世代の不揮発性メモリ、人工知能回路の基礎となるニューロモルフィックコンピューティングなどにも利用されています。超伝導体は、効率的な送電、医療デバイス、リニアモーターカー、最近は量子コンピュータにも応用されています。物質は様々な光学特性を示し、それらは光通信や光学デバイスで活用されています。物質により熱伝導が異なることはみなさんも経験的に理解しているでしょう。このような物質の多彩な性質は、固体物質を構成する「原子の種類」のみならず、それらが集まって形成される「結晶」およびそこを舞台とする「電子」などの性質によりもたらされています。
　本講義では物質の多彩な性質を理解する上で不可欠な「固体物理学」の基礎を学びます。固体物理学では、原子や分子の集合体である固体の性質や挙動を理解し、これらの物質中で電子がどのようにふるまうかを微視的に理解します。今後、持続的な社会を実現するために、物質のもつ「量子的な性質」も活用し、より高効率にエネルギーを「機能」に変換できる次世代材料や新規デバイスを実現することがより強く求められるようになるでしょう。皆さんに次世代の技術革新を起こす原動力となって頂けるよう、その基礎をきちんとここで学んで頂けることを願っています。
　なお、本講義「電子物性基礎」は、3年A1A2「電子物性第一」、４年S1S2「電子物性第二」の基礎講義という位置づけとなっています。固体物理学をより幅広く学びたい方には、この３つの講義を連続して受講して頂くことをお勧めします。