到達目標
１．エネルギーバンド構造について説明できる。
２．導電現象について説明できる。
３．電子密度・フェルミエネルギー・電子の占有確率等の計算ができる。
４．固体の熱的性質について説明できる。
５．半導体の特性について説明できる。
６．誘電体の特性について説明できる。
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 | エネルギーバンド構造について図を使って説明ができる。 | エネルギーバンド構造について説明ができる。 | エネルギーバンド構造について説明ができない。 |
| 評価項目2 | 導電現象について説明と典型的な計算ができる。 | 導電現象について説明ができる。 | 導電現象について計算ならびに説明ができない。 |
| 評価項目3 | 電子密度・フェルミエネルギー・電子の占有確率等について説明と計算ができる。 | 電子密度・フェルミエネルギー・電子の占有確率等について計算ができる。 | 電子密度・フェルミエネルギー・電子の占有確率等について計算ができない。 |
| 評価項目4 | 固体の熱的性質について説明と典型的な計算ができる。 | 固体の熱的性質について説明できる。 | 固体の熱的性質について説明できない。 |
| 評価項目5 | 半導体の特性について説明と典型的な計算ができる。 | 半導体の特性について説明ができる。 | 半導体の特性について説明ができない。 |
| 評価項目6 | 誘電体の特性について説明と典型的な計算ができる。 | 誘電体の特性について説明ができる。 | 誘電体の特性について説明ができない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
現代のエレクトロニクス産業の基盤をなす機能性材料の電気的・光学的特性を理解するためには、マクロ的組織の特徴を学習するだけでなく、原子・分子配列や電子・フォノン等の結晶中における挙動についての専門的知識を養わなければならない。本講義では、電気・電子材料ならびに半導体・誘電体に関する固体物性について学習する。
授業の進め方・方法:
プリントを適宜配布しながら講義を実施する。
途中レポート提出を課す場合がある。他の学生に迷惑がかかるような学習態度が見られる場合は途中退席を命じる。講義において不明な点は授業の妨げにならない程度でその都度質問に応じる。講義内容は材料物性Ⅰの基礎知識を十分身につけていないとついていけなくなるので、受講以前に材料物性学Ⅰを復習しておくことを推奨する。課題遂行状況に応じて中間試験実施の有無を決定する。
関連科目 材料物性学Ⅰ オフィスアワー：電子メール等によって事前に日時を打ち合わせること。
注意点:
到達目標に記載した項目の基礎的な内容と理解度とその活用度を評価基準とする。
成績評価は中間試験50%、期末試験50%とし、中間試験を実施しなかった場合は期末試験100%とし、60点以上を合格とする。
不合格者については再試験を実施する。
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 |
結晶学の基礎と応用 |
結晶学の基礎について説明ができ、応用することができる。
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| 2週 |
導電体のエネルギーバンド構造 |
導電体のエネルギーバンド構造について説明ができる。
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| 3週 |
半導体のエネルギーバンド構造 |
半導体のエネルギーバンド構造について説明ができる。
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| 4週 |
エネルギーの波数空間表示 |
エネルギーの波数空間表示について説明ができる。
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| 5週 |
統計力学（古典統計） |
統計力学（古典統計）について説明ができる。
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| 6週 |
統計力学（量子統計） |
統計力学（量子統計）について説明ができる。
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| 7週 |
確認試験（中間試験） |
中間試験で理解度や計算能力の到達度を調べる事ができる。
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| 8週 |
エネルギー状態密度 |
エネルギー状態密度について説明ができる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
電子密度分布 |
電子密度分布について説明ができる。
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| 10週 |
電子の占有確率 |
電子の占有確率について説明ができる。
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| 11週 |
フェルミエネルギー |
フェルミエネルギーについて説明ができる。
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| 12週 |
導電現象の基礎１ |
導電現象の基礎について説明ができる。
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| 13週 |
導電現象の基礎２ |
導電現象の基礎について説明および計算ができる。
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| 14週 |
電気抵抗の原子論的取扱い |
電気抵抗の原子論的取扱いについて説明ができる。
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| 15週 |
電気抵抗の理論的取扱い |
電気抵抗の理論的取扱いについて説明ができる。
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
量子力学の基礎 |
量子力学の基礎について説明ができる。
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| 2週 |
周期構造中の電子の振舞い |
周期構造中の電子の振舞いについて説明ができる。
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| 3週 |
3次元構造のE-k分散 |
3次元構造のE-k分散について説明ができる。
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| 4週 |
半導体の結晶学的基礎とバンド構造 |
半導体の結晶学的基礎とバンド構造について説明ができる。
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| 5週 |
半導体の電気伝導機構 |
半導体の電気伝導機構について説明ができる。
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| 6週 |
半導体のキャリア密度の理論的解釈 |
半導体のキャリア密度の理論的解釈について説明ができる。
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| 7週 |
確認試験（中間試験） |
中間試験で理解度や計算能力の到達度を調べる事ができる。
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| 8週 |
半導体フェルミエネルギーの温度依存性 |
半導体フェルミエネルギーの温度依存性について説明ができる。
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| 4thQ |
| 9週 |
ホール効果 |
ホール効果について説明ができる。
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| 10週 |
PN接合と整流作用 |
PN接合と整流作用について説明ができる。
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| 11週 |
電子デバイスの基礎 |
電子デバイスの基礎について説明ができる。
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| 12週 |
1次元調和振動 |
1次元調和振動について説明ができる。
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| 13週 |
格子振動 |
格子振動について説明ができる。
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| 14週 |
熱伝導 |
熱伝導について説明ができる。
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| 15週 |
固体比熱の理論的解釈 |
固体比熱の理論的解釈について説明ができる。
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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 | 材料系分野 | 材料物性 | 結晶系の種類、14種のブラベー格子について説明できる。 | 3 | |
| ミラー指数を用いて格子方位と格子面を記述できる。 | 3 | |
| 量子力学的観点から電気伝導などの現象を説明できる。 | 3 | |
| 半導体の種類について説明できる。 | 3 | |
| 不純物半導体の特徴を真性半導体と区別して説明できる。 | 3 | |
| 不純物半導体のエネルギーバンドと不純物準位を描き、伝導機構について説明できる。 | 3 | |
| 無機材料 | 結晶の充填構造・充填率・イオン半径比などの基本的な計算ができる。 | 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 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 |
| 専門的能力 | 90 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 90 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |