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授業科目名
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担当教官
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マテリアルサイエンス
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加藤 孝正
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時間割番号
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単位数
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コース
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履修年次
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期別
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曜日
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時限
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| 252037 | 2 | E | 1 | 後期 | 月 | III |
| ［概要］ | ||||||
| さまざまな電子デバイスは、それを構成する物質中の原子、分子、電子などの微小な粒子や光などの振る舞いを巧妙に利用して、すばらしい機能を発揮しています。この講義では、材料（マテリアル）のさまざまな性質について学んでいきます。そしてその性質をさまざまなデバイスでどのように利用しているかについて学びます。デバイスの動作原理を原子、電子レベルで理解することができるようにしてください。また、いろいろな「マテリアル」の性質を物理的に、論理的に考えることを身につけてください。またこの講義をとおして、材料の性質を応用した新しいデバイスはないかと日常考える習慣を身につけてもらえれば、将来の技術者として大いに役立つことでしょう。 | ||||||
| ［具体的な達成目標］ | ||||||
| (1)光と電子の性質（古典的、量子的）を理解する。 (2)固体の構造と粒子統計（状態密度、フェルミ・ディラック分布、電子密度）を理解する。 (3)金属及び半導体中の電気伝導について理解する。 (4)半導体の性質と基本的な半導体デバイスの動作原理を理解する。 (5)誘電体の性質を理解する。 (7)磁性体の性質及び磁性体を使ったデバイスの原理を理解する。 (8)超伝導体の性質を理解する。 |
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| ［必要知識・準備］ | ||||||
| 高校で習ってきた物理、化学の知識を再確認してください。 基礎解析I、II，基礎電気理論，線形代数学 |
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| ［評価基準］ | ||||||
| 学習した内容を理解しているかどうかを試験（90%)によって確認するとともに、日常の学習状況をレポート（10%)によって評価します。 | ||||||
| ［教科書］ | ||||||
| ［参考書］ | ||||||
| ［講義項目］ | ||||||
| １．光の粒子性 光電子放出 仕事関数 コンプトン効果 黒体放射 ２．電子とその性質 電子の波動性と粒子性 ド・ブロイ波 波数 ３．量子力学の基礎 波動関数 シュレーディンガーの波動方程式 ４．一次元ポテンシャル井戸内の電子 トンネル効果 ５．固体の構造 結晶の結合力 空間格子 結晶構造 回折と結晶構造 ６．固体中の粒子の統計 状態密度 マックスウェル・ボルツマン分布 フェルミ・ディラック分布 フェルミ準位 キャリヤ密度 ７．結晶内における電子の運動 運動方程式と有効質量 金属、半導体、絶縁体のバンド構造 ８．電気伝導 平均自由行程、ドリフト速度、移動度 金属と半導体の伝導度 電子の散乱 合成緩和時間、合成抵抗率 ９．半導体の基礎 真性半導体と不純物半導体 ダイオードとトランジスタ 10．オプトエレクトロニクスデバイスの原理 発光ダイオード、レーザダイオード 光検出器、フォトダイオード 太陽電池 11．誘電体 誘電率と分極 双極子モーメント 電気分極の機構（電子、イオン、配向） 局所電界とローレンツモデル 誘電分散 強誘電体 自発分極、焦電効果 13．磁性体 磁化率、透磁率 磁気モーメント 電子の軌道運動、電子のスピン、フントの法則 磁性体の分類 反磁性、常磁性、強磁性、反強磁性、フェリ磁性 磁気応用デバイス 14．超伝導 完全導電性 マイスナー効果 超伝導の原因 ボーズ・アインシュタイン分布 超伝導材料と応用 ジョセフソン効果 |
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| ［教育方法］ | ||||||
| (1)物質中の様々な性質、原理を定性的に理解するとともに、数式で表して式の物理的意味を理解できるよう心がけている。 (2)物質の性質がどのように実際のデバイスに活かされているのかを説明することによって、理解を深めるように心がけている。 |
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| ［JABEEプログラムの学習・教育目標との対応］ | ||||||
| (未登録) | ||||||
| ［その他］ | ||||||
| (未登録) | ||||||