電子物性

科目基礎情報

学校	大分工業高等専門学校	開講年度	令和03年度 (2021年度)
授業科目	電子物性
科目番号	R03AES108	科目区分	専門 / 選択
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	専攻科電気電子情報工学専攻	対象学年	専1
開設期	後期	週時間数	後期:2
教科書/教材	(教科書)なし／(参考図書) 松澤剛雄ら「新版 電子物性」，電子情報通信学会(森北出版)
担当教員	田中 大輔

到達目標

(1) 電子の運動とエネルギーの取り扱いについて理解する．（課題/定期試験）
(2) 量子力学的に固体中の電子のふるまいを理解する．（課題/定期試験）
(3) 固体内の電子の散乱機構について学び，金属，絶縁体，半導体中の電子の運動を理解する．（課題/定期試験）
(4) 物質の磁気的，誘電的性質，光学的性質を理解する．（課題/定期試験）

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)	電子の運動とエネルギーの取り扱いについて理解することができ，それらについての問題が解ける．	電子の運動とエネルギーの取り扱いについて理解することができる．	電子の運動とエネルギーの取り扱いについて理解することができない．
評価項目(2)	量子力学的な電子の取扱い方について理解することができ，問題が解ける．	量子力学的な電子の取り扱いについて理解することができる．	量子力学的な電子のふるまいについて理解するができない．
評価項目(3)	固体内の電子の散乱機構にういて学び，金属，絶縁体，半導体中の電子の運動を理解し，問題が解ける．	固体内の電子の散乱機構について学び，金属，絶縁体，半導体中の電子の運動を理解することができる．	固体内の電子の散乱機構について学び，金属，絶縁体，半導体中の電子の運動を理解することができない．
評価項目(4)	物質の磁気的，誘電的性質，光学的性質を理解することができ，問題が解ける．	物質の磁気的，誘電的性質，光学的性質を理解することができる．	物質の磁気的，誘電的性質，光学的性質を理解することができない．

学科の到達目標項目との関係

学習・教育目標 (E1) （専門工学の知識を獲得する）

JABEE 1(2)(d)(1) （分野別要件－専門工学（工学（融合複合・新領域）における専門工学の内容は申請高等教育機関が規定するものとする）の知識と能力）

JABEE 1(2)(g) （自主的，継続的に学習する能力）

教育方法等

概要:

電子材料が示す種々の性質には，材料内での電子の振る舞いが大きな役割を果たしている．材料開発やデバイス設計には，材料内における電子の振る舞いを理解することが重要である．本教科では，電子状態を記述するシュレディンガー方程式，固体中の電子伝導，比熱，量子サイズ効果などについて学び，種々の電子物性を理解するための基礎知識を得る．また，磁気的，誘電的，光学的な物性について電子のふるまいから理解する．
（科目情報）
教育プログラム第3学年　〇科目

授業の進め方・方法:

(講義の進め方)
配布資料と板書ベースに講義を進める．適宜，課題を設ける．
(事前学習)
前回学んだことを復習すること．ほとんどの講義後に課題を設けるので，次回の講義開始まで課題をすませ，開始時に提出すること．

注意点:

(履修上の注意)
講義は配布資料を基本に進めるため，各自ファイリングをしておくこと．また，必要事項は適宜，資料に書き込むこと．
(自学上の注意)
本科で学修した電子工学や電磁気学，電気材料について事前に復習すること．
講義までに前回の内容について復習すること．

評価

（総合評価）
総合評価＝(学年末試験の評点)×0.7+(レポート課の平均点)×0.3
（再試実施条件）
総合評価が60点未満の学生に対し再試験を実施し，60点以上で合格とする．
正当な理由なく定期試験を欠席した学生，不正行為で不合格となった学生，レポート課題が未提出の学生には，再試験の受験資格を与えない．

授業の属性・履修上の区分

遠隔授業対応

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
後期
	3rdQ
		1週	電子の電荷とエネルギー	電気素量等について復習し，クーロンブロッケード現象について学ぶ．
		2週	熱エネルギー	熱エネルギー，エネルギー等分配則，ボルツマン因子等について学ぶ．また，材料ごとの電気抵抗率と温度の関係について学ぶ．
		3週	電子に働く力と運動	真空中の電子について考え，空間電荷制限電流等について学ぶ．併せて電子ビームの応用例について知る．
		4週	結晶構造と結合	結合種と結晶構造，X線回折による構造解析について学ぶ．
		5週	格子振動と格子比熱	格子振動と格子比熱について考え，デュロンプティの法則などについて学ぶ．
		6週	不確定性関係とシュレディンガー方程式	不確定性関係について学ぶ．また，シュレディンガー方程式について，無限に深い井戸型ポテンシャルを例にその性質について学ぶ．
		7週	演算子と期待値	演算子，期待値，自乗揺らぎ，交換関係について学ぶ．
		8週	原子核に束縛された電子	水素原子モデルをもとに束縛された電子について学ぶとともに，量子力学のための基礎を身につける．
	4thQ
		9週	同上	同上
		10週	エネルギーバンド理論	自由電子モデルから出発し，クローニッヒペニーモデルについて学ぶ．
		11週	物質の磁気的性質	磁気的物理量について量子力学的取扱いを理解し，磁性の性質を学ぶ．
		12週	物質の誘電的性質	局所電界の概念から分極機構を理解し，周波数依存性を考察する．
		13週	物質の光学的性質	光子の性質，光の放出と吸収の過程を理解し，エレクトロルミネセンス等の原理を理解する．非線形光学やプラズモニクスについて学ぶ．
		14週	固体の量子効果(超電導，量子ドット)	超電導材料や量子ドットなど，量子効果を利用した材料について学ぶ．
		15週	期末試験
		16週	期末試験の解答と解説

評価割合

	試験	課題	合計
総合評価割合	70	30	100
基礎的能力	0	0	0
専門的能力	70	30	100
分野横断的能力	0	0	0