到達目標
電子デバイスの動作原理の基礎となる固体内での電子の振る舞いを学び、材料工学的な基礎知識を修得する。
持続可能な開発目標(SDGs)に関わる材料工学的な諸性質を調査し、新しい機能性材料や機能性デバイスの原理を理解することができる。
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 | 原子の構造と結晶、結晶の電子状態について十分に理解している | 原子の構造と結晶、結晶の電子状態について理解している | 原子の構造と結晶、結晶の電子状態について理解していない |
| 評価項目2 | 電気伝導、半導体の基礎、p-n接合について十分に理解している | 電気伝導、半導体の基礎、p-n接合について理解している | 電気伝導、半導体の基礎、p-n接合について理解していない |
| 評価項目3 | SDGsに関わる材料の諸性質について調査し、十分に理解している | SDGsに関わる材料の諸性質について調査し、理解している | SDGsに関わる材料の諸性質について理解していない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
エレクトロニクス分野において材料物性が果たす役割は新機能性デバイスを開発する上で極めて重要である。持続可能な開発目標(SDGs)を実現する上でも電子物性を理解した電子材料技術者は欠かせない存在である。本講義では、電子デバイスの動作を理解する上でも基礎となる固体内での電子の振る舞いを学ぶ。自らの探求心によって学びを深めるためにも材料工学的な見地から諸性質について調査し、プレゼンテーションすることで電子物性における基礎知識と考え方を修得する。
授業の進め方・方法:
講義の進度に合わせて課題を課し、学生の自発的な学習を促す。理解度のチェックとして小テストを実施することもある。また、学生自身が学びを深められるよう調査・発表課題を課す。
注意点:
上記の通り、事前学習や復習を前提とするため、自学自習により予習・復習を行うこと。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ガイダンス |
授業の目的、外洋、進め方及び評価方法について理解する
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| 2週 |
原子の構造と結晶 |
原子の構造と電子配置、化学結合と結晶構造、エネルギーバンドの形成を理解し、エネルギーバンド図について説明できる
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| 3週 |
結晶の電子状態 |
フェルミ分布を理解し、金属、半導体、絶縁体のエネルギーバンド図について説明できる
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| 4週 |
電気伝導 |
金属の電気伝導メカニズムを理解し、移動度や導電率について説明できる
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| 5週 |
半導体の基礎 |
半導体中のキャリアの拡散、真性半導体と不純物半導体について理解し説明できる
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| 6週 |
半導体の基礎 |
不純物半導体のキャリア密度について理解し、説明できる
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| 7週 |
p-n接合 |
p-n接合のメカニズムを理解し、接合容量、接合における電流-電圧特性について説明できる
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| 8週 |
試験 |
原子の構造と結晶、結晶の電子状態、電気伝導、半導体の基礎、p-n接合について理解し、説明できる
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| 2ndQ |
| 9週 |
半導体の光学的性質 |
光吸収、発光について理解し、その原理を説明できる
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| 10週 |
半導体の各種性質 |
熱電的性質、磁電的性質を理解し、その原理を説明できる
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| 11週 |
誘電体の性質 |
分極・強誘電現象を理解し、その原理を説明できる
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| 12週 |
磁性体の性質 |
磁性体・強磁性体について理解し、その原理を説明できる
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| 13週 |
SDGsに関わる材料の諸性質についての調査・発表 |
各自の興味を持ったテーマについて調査し、発表、質疑応答できる
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| 14週 |
SDGsに関わる材料の諸性質についての調査・発表 |
各自の興味を持ったテーマについて調査し、発表、質疑応答できる
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| 15週 |
SDGsに関わる材料の諸性質についての調査・発表 |
各自の興味を持ったテーマについて調査し、発表、質疑応答できる
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| 16週 |
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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 | |
| 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 | |
| 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 | |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 課題 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 60 | 20 | 10 | 10 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 20 | 5 | 0 | 5 | 0 | 0 | 30 |
| 専門的能力 | 40 | 10 | 5 | 5 | 0 | 0 | 60 |
| 分野横断的能力 | 0 | 5 | 5 | 0 | 0 | 0 | 10 |