到達目標
各種の電子機器を構成する材料の電気的振る舞いを電磁気学の基礎概念と量子論的取扱いを基に，電子デバイス応用を修得し，電子物性の基本原理を理解できることを目標とする．
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1 | 水素原子や原子内の電子配列を量子論的に説明でき，かつ化学結合，結晶構造を理解できる． | 水素原子や原子内の電子配列、化学結合，結晶構造を理解できる． | 水素原子や原子内の電子配列、化学結合，結晶構造を理解できない． |
| 評価項目2 | 井戸型ポテンシャル中の電子の運動とブロッホの定理を論理的に完全に説明できる． | 井戸型ポテンシャル中の電子の運動とブロッホの定理を説明できる． | 井戸型ポテンシャル中の電子の運動とブロッホの定理を説明できない． |
| 評価項目3 | 電気伝導現象、電子放出，超伝導現象を理解でき基本問題が解ける． | 電気伝導現象、電子放出，超伝導現象を理解できる． | 電気伝導現象、電子放出，超伝導現象を理解できない． |
| 評価項目4 | 量子力学の基本原理をシュレディンガー方程式から説明できる． | 量子力学の基本原理の概念を説明できる． | 量子力学の基本原理を説明できない． |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
材料の電気的振る舞いを電磁気学の基礎概念と量子論的取扱いを基に，電子デバイス応用を修得し，電子物性の基本原理を理解する。
授業の進め方・方法:
基本的に講義形式であるがグループワークも行う．適宜，小テストの実施や演習問題等のレポートの提出を求める．試験結果が合格点に達しない場合，再試験を行うことがある．
注意点:
（講義を受ける前）半導体工学の内容を確実に理解しておくこと．
（講義を受けた後）課題レポート等により各自で講義内容の理解度をチェックすると共に，物性の本質を理解することを心がけてほしい．
合格点は60点である。試験結果を70%，小テスト，レポート等の結果を30%で評価する．レポート未提出者は単位取得が困難となるので注意すること．試験結果が合格点に達しない場合，再試験を行うことがある．
総合評価＝到達度試験（後期中間）評価点＋到達度試験（卒業）評価点）/２
自学自習時間：後期週４時間（合計６０時間）
授業計画
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
授業ガイダンス
１．物質の構造 （１） 水素原子模型
|
授業の進め方と評価の仕方について説明する。
水素原子模型を量子条件を用いて説明できる。
|
| 2週 |
（２） 原子内の電子配列 |
原子の構造を説明できる。パウリの排他律を理解し、原子の電子配置を説明できる。
|
| 3週 |
（３） 化学結合と結晶 |
化学結合による結晶の分類を説明できる。
|
| 4週 |
２．固体のエネルギーバンド構造
（１） 結晶構造 |
結晶構造、ミラー指数、ブラッグ条件、逆格子を説明できる。
|
| 5週 |
（２） 金属の自由電子模型 |
金属の電気的性質、状態密度、井戸型ポテンシャル中の電子の運動とブロッホの定理を説明できる。
|
| 6週 |
（３）エネルギーバンド構造 |
結晶、エネルギーバンドの形成、フェルミ・ディラック分布を理解し、金属と絶縁体のエネルギーバンド図を説明できる。
|
| 7週 |
（４）真性半導体と不純物半導体、半導体のエネルギーバンド構造、有効質量 |
真性半導体と不純物半導体、エネルギーバンド図、有効質量を説明できる。
|
| 8週 |
到達度試験（後期中間） |
上記項目について学習した内容の理解度を授業の中で確認する．
|
| 4thQ |
| 9週 |
試験の解説と解答
３．電気伝導 （１）電気伝導現象
（１） 井戸型ポテンシャル
|
到達度試験の解説と解答
電気伝導の基礎と電子の粒子性波動性を説明できる。
定常状態にある系の波動関数と波動方程式を説明できる．
|
| 10週 |
（２） 熱電子放出 |
熱電子放出を説明できる。
|
| 11週 |
（３） 電界放出 |
ショットキー効果、高電界放出を説明できる。
|
| 12週 |
（４） 光電効果 |
光電効果を説明できる。
|
| 13週 |
（５） 超伝導現象 |
マイスナー効果、ＢＣＳ理論、超伝導応用について説明できる。
|
| 14週 |
（６） 確率波、不確定性原理、シュレディンガー方程式 |
量子力学の基本原理とシュレディンガー方程式を理解できる。
|
| 15週 |
到達度試験（卒業） |
上記項目について学習した内容の理解度を確認する．
|
| 16週 |
試験の解説と解答 |
到達度試験（卒業）の解説と解答，本授業のまとめ，および授業アンケート
|
モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電子工学 | 電子の電荷量や質量などの基本性質を説明できる。 | 3 | |
| エレクトロンボルトの定義を説明し、単位換算等の計算ができる。 | 3 | |
| 原子の構造を説明できる。 | 3 | |
| パウリの排他律を理解し、原子の電子配置を説明できる。 | 3 | |
| 結晶、エネルギーバンドの形成、フェルミ・ディラック分布を理解し、金属と絶縁体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 3 | 後6 |
| 金属の電気的性質を説明し、移動度や導電率の計算ができる。 | 3 | 後5 |
| 真性半導体と不純物半導体を説明できる。 | 3 | |
| 半導体のエネルギーバンド図を説明できる。 | 3 | |
| pn接合の構造を理解し、エネルギーバンド図を用いてpn接合の電流―電圧特性を説明できる。 | 3 | |
| バイポーラトランジスタの構造を理解し、エネルギーバンド図を用いてバイポーラトランジスタの静特性を説明できる。 | 3 | |
| 電界効果トランジスタの構造と動作を説明できる。 | 3 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 | 100 |
| 基礎的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 30 |
| 専門的能力 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 60 |
| 分野横断的能力 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 |