エネルギー材料工学｜山崎研｜九州大学エネルギー研究教育機構

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2017FY

H29後期表面機能制御学（大学院生）

日時：月曜１コマ（8:40~10:10）
場所：第７講義室
講師：山崎仁丈教授
評価：出席、発表および演習解答(40点)、レポート（作成した問題の質、解答内容、日本語のわかりやすさ, 60点）：演習問題を各自作成、作成された問題をすべてレポートとしてまとめ、提出ください。
教科書：「金属酸化物のノンストイキオメトリーと電気伝導」斎藤編訳、内田老鶴圃
参考書：「Thermodynamics of materials, vol. 1 & 2」 Ragone, Jone Wiley & Sons、日本語版絶版「材料の物理化学I & II」, 丸善（図書館にはあると思います）
　　　：「Physical Ceramics」Chiang, Birnie, & Kingary, John Wiley & Sons
演習：授業中に演習問題や計算結果を確認するため、関数電卓かノートPCを授業にお持ちください。

概要

　燃料電池や光触媒などの最先端エネルギーデバイスや材料では、材料表面を巧みに制御することで目的とする機能を発現している。本授業では、これら物質・エネルギー変換機能の発現および制御に必須となる点欠陥（電子、正孔、酸素空孔など）挙動を熱力学や速度論に基づいて講義する。

予定
1. 10/3(Tue) 　ガイダンス（本授業の狙い）& 表面機能に関するイントロダクション
2. 10/16(Mon)　固体の欠陥化学：Kröger-Vink表記, 欠陥反応、欠陥反応の平衡定数（p43~63）
3. 10/23(Mon) 演習回答、固体中の点欠陥：Brouwerダイアグラム（p60~67）
4. 10/30(Mon)　演習回答、金属中の空孔濃度（p67~71: Thermodynamics of materials vol.2）
5. 11/6(Mon)　演習回答、イオン結晶中の空孔濃度（p67~71: Thermodynamics of materials vol.2）
6. 11/13(Mon)　演習回答、真性半導体における電子-正孔濃度（p85~91, p77~80: Thermodynamics of materials vol.2)
7. 11/20(Mon)　演習回答、不純物半導体における電子-正孔濃度（p111~113：固体電子論入門）
8. 11/27(Mon)　演習回答、演習問題作成について
9. 12/4(Mon)　固体中の原子の拡散：フィックの第一法則（p127~129:Thermodynamics of materials vol.2）、Nernst-Einsteinの関係（p141~144:Thermodynamics of materials vol.2）
10. 12/11(Mon)　固体中のイオン伝導・電子伝導、輸率（p213~217: Physical Ceramics)、電気化学ポテンシャル、ネルンストの式（p233~235: Physical Ceramics）
11. 12/18(Mon)　演習回答、燃料電池の原理と理論変換効率
12. 12/25(Mon)　各自作成したレポート問題の発表、バトラーボルマーの関係（p52~57: 表面技術者のための電気化学）
13. 1/22(Mon)　レポート解答
14. 1/29(Mon)　レポート解答、アンケート調査
15. 2/5(Mon) 17:00 レポート提出締切（稲盛財団記念館406室のレポート受けに提出）

スペースチャージ（p97~123: Thermodynamics of materials vol.2、p146~165: Physical Ceramics）、表面反応速度、固体中の相互拡散（p236~242: Physical Ceramics）、表面、界面、偏析

April ~ July 2017 (Graduate students in Global course)

Class: Advanced Materials Science: how can we understand photocatalysis based on semiconductor physics
Period：Monday 13:00~14:30
Place：Seminar room (202), 2F, Inamori Center
Lecturer: Prof. Yoshihiro Yamazaki
Textbook："Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes" by Sano.
Grade: attendance&participation (40%) and report (60%)

Contents
1. 4/10(Mon) Guidance: How does this lecture benefit you?
2. 4/17(Mon) Electrons in semiconductors (p24~29)
3. 4/24(Mon) Electrons in semiconductors (p29~32)
4. 5/8(Mon) Redox in aqueous solutions (p47~55)
5. 5/15(Mon) Fermi level of hydrated redox electrons (p53~55)
6. 5/22(Mon) Draw band diagram for n-type semiconductor: homework review
7. 5/29(Mon) anouncement about report, Electric double layer at solid/aqueous solution interfaces (p127~132), Electric double layer model at semiconductor elcectrode(p168~171)
8. 6/5(Mon) The flat band potential of semiconductor and band edge pinning (p192~195)
9. 6/12(Mon) How to constract band diagram for n-type semiconductor / aqueous solution interface under dark
10. 6/19(Mon) No class
11. 6/26(Mon) How to constract band diagram for n-type semiconductor / aqueous solution interface under dark
12. 7/3(Mon) Report questions, How to constract band diagram for n-type semiconductor / aqueous solution interface under dark
13. 7/10(Mon) No class and individual report preparation due to special seminar held in the Deaprtment of Materials Science
14. 7/13(Thu) Report submission deadline and student's presentations

Quasi-Fermi level of photoexcited electrons (p325~330), Electric double layer at solid/aqueous solution interfaces (p127~132), Electric double layer model at semiconductor elcectrode(p168~171), The space charge layer of semiconductor electrodes (p174~181), Photoelectrode reaction kinetics (p347~356)