電気電子材料

科目基礎情報

学校	奈良工業高等専門学校	開講年度	平成30年度 (2018年度)
授業科目	電気電子材料
科目番号	0069	科目区分	専門 / 選択
授業形態	講義	単位の種別と単位数	履修単位: 1
開設学科	電子制御工学科	対象学年	5
開設期	後期	週時間数	2
教科書/教材	自作プリント／（１）単位が取れる量子力学ノート，橋元淳一郎著，講談社（２）電気電子材料工学，岩本光正，オーム社
担当教員	西田 茂生

到達目標

1.シュレディンガの波動方程式が理解できる．
2.電子の状態，化学結合について，量子力学的に捉えることができる．
3.導電性についての基礎的な概念について理解できる．
4.磁性についての基礎的な概念について理解できる．

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	シュレディンガの波動方程式を理解し，説明できるとともに与えられた問題を解くことができる．	シュレディンガの波動方程式を理解し，説明できる．	シュレディンガの波動方程式を理解し，説明することができない．
評価項目2	電子の状態，化学結合について，量子力学的に捉え，説明することができる．	電子の状態，化学結合について，量子力学的に捉えることができる．	電子の状態，化学結合について，量子力学的に捉えることができない．
評価項目3	導電性についての基礎的な概念について理解し，説明することができる．	導電性についての基礎的な概念について理解することができる	導電性についての基礎的な概念について理解することができない．
評価項目4	磁性についての基礎的な概念について理解し，説明することができる．	磁性についての基礎的な概念について理解することができる．	磁性についての基礎的な概念について理解することができない．

学科の到達目標項目との関係

準学士課程（本科１〜５年）学習教育目標 （２）

JABEE基準 (d-1)

JABEE基準 (d-2a)

システム創成工学教育プログラム学習・教育目標 B-2

システム創成工学教育プログラム学習・教育目標 D-1

教育方法等

概要:

電気電子機器を設計するためには，それを構成する材料の特性や働きを知る必要がある．
この講義では，電気電子機器に用いられる材料の機能性の発現について，量子論的な基礎知識を習得することを目的とする．最初に材料を理解する上で基礎となる周期表についての復習を行った後，量子力学の基礎となるシュレディンガの波動方程式について詳しく講義する．その後量子論的に電子を捉え，電気電子材料の機能性発現の要因となる事柄について講義を行う．
特に導電体・磁性体を採り上げる．
履修人数により，学生によるプレゼンテーションを行う場合がある．

授業の進め方・方法:

導入部ではスライドによる講義を行う．
主としてテキストを用いて説明を行い，演習課題によって，理解を深める．

注意点:

関連科目
　材料・加工学，電子工学，電磁気学
学習指針
　各自が講義ノートをとることはもちろんのことであるが，身の回りの電気電子機器を材料の観点から見る習慣を付ける必要がある．
自己学習
　必ず講義ノートの整理を行い，理解を深めることに留意すること．スライドによる講義を行う場合は，効率よくノートをとること．

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	周期表	周期表と元素の性質の関係が説明できる．
		2週	水素原子	量子力学モデルで原子を捉えることができる．
		3週	波動方程式	シュレディンガの波動方程式の意味が説明できる．
		4週	波動関数	波動関数の意味および分子の軌道エネルギについて説明できる．
		5週	電子軌道	量子化された電子軌道について説明できる．
		6週	化学結合	2原子以上の場合について電子混成軌道について説明できる．
		7週	物質の配列と配向	原子による秩序構造と結晶について説明できる．
		8週	統計力学	電子集団を統計力学で捉えることができる．
	4thQ
		9週	金属の電気伝導（１）	金属の自由電子モデルについて説明できる．
		10週	金属の電気伝導（２）	金属の電気伝導のメカニズムについて説明できる．
		11週	金属の電気伝導（３）	π電子による電気伝導ついて説明できる．
		12週	磁性体（１）	磁化と磁気モーメントについて説明できる．
		13週	磁性体（２）	常磁性と反磁性について説明できる．
		14週	磁性体（３）	強磁性について説明できる．
		15週	学年末試験	授業内容を理解し，問題を適切に解くことができる．
		16週	試験返却・解答	試験問題を見直し，理解不十分な点を解消する．

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
基礎的能力	自然科学	物理	電気	導体と不導体の違いについて、自由電子と関連させて説明できる。	3	後9,後10
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	後1,後5
				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	後1,後5
				原子の構造を説明できる。	3	後1,後2,後4,後5
				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	後3,後4,後5,後6,後8
				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7
				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9,後10,後11
				真性半導体と不純物半導体を説明できる。	3	後1
				半導体のエネルギーバンド図を説明できる。	3	後1

評価割合

	試験	発表	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	課題	合計
総合評価割合	70	0	0	0	0	0	30	100
基礎的能力	70	0	0	0	0	0	30	100
専門的能力	0	0	0	0	0	0	0	0
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0	0