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科目の基本情報

開講年度 2017 年度
開講区分 工学部電気電子工学科 ・専門教育
受講対象学生 学部(学士課程) : 2年次
選択・必修 必修
2012年度以前に入学した学生は、選択の電気電子物性論Ⅰとして扱います。
授業科目名 固体電子工学
こたいでんしこうがく
Solid State Electronics
単位数 2 単位
他学部・他研究科からの受講
市民開放授業 市民開放授業ではない
開講学期

後期

開講時間 金曜日 3, 4時限
開講場所 工学部教室

担当教員 元垣内 敦司(工学研究科電気電子工学専攻)

MOTOGAITO Atsushi

学習の目的と方法

授業の概要 固体物性は、電子材料(金属、半導体、誘電体、磁性体、超伝導体、有機材料など)の基礎となる学問だけでなく、エレクトロニクスの基礎を支える重要な分野です。この授業では、固体物性の最も基礎である、結晶構造、結晶結合、固体の比熱、エネルギーバンド、金属の電気伝導について学びます。
学習の目的 この授業では、結晶構造、結晶結合、固体の比熱、エネルギーバンド、金属の電気伝導について学びます。この授業が終了した時点で、電子材料の最も基礎となる固体物性の基礎に関する知識を得ることができる。
学習の到達目標 結晶構造、結晶結合、固体の比熱、エネルギーバンド、金属の電気伝導についての知識を得ることができ、各種電子材料物性について、理解できるようになる。

★学習・教育目標:「基礎・専門知識」、「自主的継続的学習能力」、「制約下での仕事」に関する能力を向上させる。
ディプロマ・ポリシー
○ 学科・コース等の教育目標
○ JABEE 関連項目
学習・教育目標との関連(達成度点検シートの重み):基礎・専門知識(0.8)、自主的継続的学習能力(0.1)、制約下での仕事(0.1)

○ 全学の教育目標
感じる力
  •  感性
  •  共感
  •  倫理観
  • ○モチベーション
  •  主体的学習力
  •  心身の健康に対する意識
考える力
  •  幅広い教養
  • ○専門知識・技術
  • ○論理的思考力
  •  課題探求力
  •  問題解決力
  •  批判的思考力
コミュニケーション力
  •  情報受発信力
  •  討論・対話力
  •  指導力・協調性
  •  社会人としての態度
  •  実践外国語力
生きる力
  •  感じる力、考える力、コミュニケーション力を総合した力

授業の方法 講義

授業の特徴 能動的要素を加えた授業 Moodle

教科書 沼居貴陽著 「固体物性入門」(森北出版株式会社)
参考書 青木昌治著 「基礎工業物理講座6 応用物性論」(株式会社朝倉書店)
Charles Kittel著、宇野良清他訳 「第8版 キッテル固体物理学入門」(丸善出版株式会社)
岡崎誠著 「固体物理学 工学のために」(株式会社裳華房)
松澤剛雄、高橋清、斉藤幸喜著 「新版電子物性」(森北出版株式会社)
和田純夫著「熱・統計力学のききどころ」(株式会社岩波書店)
F. Reif 著、久保亮五監訳「<復刻版>バークレー物理学コース 統計物理」(丸善出版株式会社) 
日置善郎著「量子力学-その基本的な構成-」(株式会社吉岡書店)
成績評価方法と基準 期末テスト80%、レポート20%、計100%
原則として、授業(試験を含む)を5回以上欠席した場合は不合格とする。
オフィスアワー オフィスアワー:毎週水曜日16:30~18:00
教員室:電気電子棟1階1118室
連絡方法:電子メールmotogaito@elec.mie-u.ac.jp(訪問予定をE-mailで尋ねてください。)
なお,その他の日時についても可能であれば受け付けるので,希望があればmotogaito@elec.mie-u.ac.jpまで問い合わせて下さい。
受講要件
予め履修が望ましい科目 基礎物理学Ⅰ、化学Ⅰ、化学Ⅱ、基礎物理学ⅢA、材料科学、量子力学

量子力学を並行して受講することを勧めます。また、編入学生でこの授業を受講する人は、前期の基礎物理学ⅢAを単位認定しないで受講することを強く勧めます。
発展科目 半導体工学、電子デバイス工学、電気電子材料、真空電子工学、光エレクトロニクス、光・電磁波工学
授業改善への工夫 3年生以降に学習する各種電子材料系科目への連携を配慮しながら授業を行います。また、統計力学や量子力学の基礎が必要な学習内容があるので、それらについても授業で扱います。

授業アンケートにより、次年度以降の授業改善に役立てます。
その他 3年生で学習する半導体や絶縁体など、固体電子材料の基礎になる科目です。

2012年度以前に入学した学生は、選択の電気電子物性論Ⅰとして扱います。電気電子物性論Ⅰの単位が未取得の学生は、この授業を受講してください。

授業計画

キーワード 結晶構造、X線回折、結晶結合、固体の比熱、エネルギーバンド、金属の電気伝導
Key Word(s) Crystal Syructures, X-ray Diffraction, Crystal Bonding, Specific Heat of Solids, Energy Band, Electrical Conduction of Metals
学習内容 第1回 電子材料における固体物性の位置づけ、結晶の構造(1)単位構造
第2回 結晶の構造(2)ミラー指数と結晶構造
第3回 X線回折(1)ブラッグ回折
第4回 X線回折(2)逆格子、散乱振幅
第5回 結晶結合(1)結晶の結合力
第6回 結晶結合(2)弾性
第7回 固体の比熱(1)フォノンによる比熱
第8回 固体の比熱(2)自由電子気体による比熱
第9回 統計力学と量子力学の基礎(1)状態数とエントロピー、ボルツマン分布関数
第10回 統計力学と量子力学の基礎(2)フェルミディラック分布関数
第11回 統計力学と量子力学の基礎(3)シュレディンガー方程式
第12回 エネルギーバンド(1)エネルギーバンドとバンドギャップ
第13回 エネルギーバンド(2)周期的ポテンシャル中の電子
第14回 金属(1)金属の電気伝導
第15回 金属(2)ホール効果と金属の光学的性質
第16回 期末試験
学習課題(予習・復習) 授業開始前にテキストを読んで、予習してください。
教科書には、例題や演習問題が数多くあります。授業中にも取り扱いますが、復習に活用してください。
ナンバリングコード(試行) EN-EMAT-2

※最初の2文字は開講主体、続く4文字は分野、最後の数字は開講レベルを表します。 ナンバリングコード一覧表はこちら


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