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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2019FY

2019年度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：「Electrochemistry at metal and semiconductor electrodes, by Norio Sato, Elsevier
参考書：「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
　　　：「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
　　　：「固体電子論入門」
　　　：「表面技術者のための電気化学」
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重要な表面近傍における点欠陥（電子、正孔、酸素空孔など）の熱力学的および速度論的挙動について講義する。

予定
1. 10/7(Mon) 　ガイダンス（本授業の狙い）、イントロダクション、Kröger-Vink表記
2. 10/16(Wed)　固体の欠陥化学：欠陥反応、欠陥反応の平衡定数(熱力学)、Brouwerダイアグラム(熱力学)（p43~67）
3. 10/21(Mon)　演習回答＆質疑応答
4. 10/28(Mon)　休講
5. 11/11(Mon)　真性半導体中の電子と正孔(熱力学, p29~32 in Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes )
6. 11/18(Mon)　演習回答、不純物半導体中の電子と正孔(熱力学, p29~32 in Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes)、水和酸化還元粒子の電子準位(熱力学, p47~53 in Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes)
7. 11/25(Mon)　水和酸化還元電子のフェルミ準位 (熱力学, p53-57)、半導体/水溶液界面におけるバンド図の作成 (熱力学)
8. 12/2(Mon)　半導体/水溶液界面におけるバンド図の作成2 (熱力学)
9. 12/9(Mon)　休講（大学院特別講義開催のため）
10. 12/16(Mon)　酸素不定比チタン酸ストロンチウム粉末の光触媒特性I、演習問題　
11. 12/23(Mon)　演習プレゼンテーション&討論
13.1/14(Tue)　酸素不定比チタン酸ストロンチウム粉末の光触媒特性II、演習問題提示
14. 1/20(Mon)　　演習プレゼンテーション&討論, 酸素不定比チタン酸ストロンチウム粉末の光触媒特性III
15. 1/27(Mon)　　演習プレゼンテーション&討論, 酸素不定比チタン酸ストロンチウム粉末の光触媒特性IV、アンケート調査
16. 2/3(Mon) 16:00 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）

表面反応速度(速度論)、固体中の相互拡散(速度論)（p236~242: Physical Ceramics）、表面、界面、偏析

October, 2019 ~ February, 2020 (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. 10/7(Mon) Guidance: How does this lecture benefit you?
2. 10/16(Wed) Defects in solids, equilibrium constant for defect reaction
3. 10/21(Mon) Students' presentation, questions & answers
4. 10/28(Mon) no class
5. 11/11(Mon) Electrons and holes in intrinsic semiconductors (p29~32)
6. 11/18(Mon) Electrons and holes in impurity semiconductors, Redox in aqueous solutions (p47~55)
7. 11/25(Mon) Fermi level of hydrated redox electrons (p53~55)
8. 12/2(Mon) Hydroxylation of electrode interface (p181-185), The flat band potential of semiconductor and band edge pinning (p192~195)
9. 12/9(Mon) no class
10.12/16(Mon) Photocatalytic activities of nonstoichiometric strontium titanate powder I, questions
11. 12/23(Mon) Student's presentations & Discussion
12. 1/6(Mon) Student's presentations & Discussion, Photocatalytic activities of nonstoichiometric strontium titanate powder II, questions
13. 1/14(Tue) Photocatalytic activities of nonstoichiometric strontium titanate powder III
14. 1/20(Mon) Student's presentations & Discussion
15. 1/27(Mon) Student's presentations & Discussion
16. 2/3(Mon) 16:00 Report submission deadline. Submit your report to the post of 406 in Inamori Center.

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)