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| 開講年度 | 2017 年度 | |
|---|---|---|
| 開講区分 | 工学部機械工学科 ・専門教育 | |
| 受講対象学生 |
学部(学士課程) : 3年次 工学部機械工学科 |
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| 選択・必修 | 選択 学科選択 |
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| 授業科目名 | 応用電子論 | |
| おうようでんしろん | ||
| Applied Electron Theory | ||
| 単位数 | 2 単位 | |
| 他学部・他研究科からの受講 |
他学科の学生の受講可, 他学部の学生の受講可 |
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| 市民開放授業 | 市民開放授業ではない | |
| 開講学期 |
前期 |
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| 開講時間 |
水曜日 3, 4時限 |
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| 開講場所 | ||
| 担当教員 | 小竹 茂夫（工学研究科機械工学専攻） | |
| KOTAKE, Shigeo | ||
| 授業の概要 | 工学において、実際の材料がもつ様々な性質を理解することは、大変重要である。物の性質（物性）がどのように決まっているのか、材料によってどのように違うかを理解することは、機械エンジニアが適切な設計を行う上でも、機械の性能を理解するうえでも必須の知識となる。 本講義では、様々な物の性質を取り上げ、量子力学，電子論や統計力学、熱力学、電磁気学を背景とした物性論の理解を通して、それらの概要を講義する。基本的には式を追うだけの授業はせず、基本的な性質がどのような仕組みから発現するかの定性的な説明に心がけたい。 |
|---|---|
| 学習の目的 | 量子力学、電子論の理解が深まり、固体物理学を学ぶ基礎的能力が身に付く。 |
| 学習の到達目標 | ・結晶構造を理解できる。 ・イオン結合、共有結合、金属結合など、物質の結合様式が理解できる。 ・固体内部の電子構造として、自由電子モデルやフェルミ面が理解できる。 ・結晶による波の回折である固体のバンド構造やX線回折が理解できる。 ・半導体のバンド構造や真性半導体、不純物半導体が理解できる。 ・金属や半導体の電気伝導度やホール効果が理解できる。 ・固体の界面や表面の物性である、ショットキー接合やp-n接合が理解できる。 |
| ディプロマ・ポリシー |
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| 授業の方法 | 講義 |
| 授業の特徴 | Moodle |
| 教科書 | オリジナルな授業を行うため，教科書は特に指定しないこととします． 高価なので必ずしも購入を必要としませんが，将来も持っていて役立つ図書として「固体物理学入門（上）および（下）」（キッテル著、丸善）を上げます．後期の「応用量子論」でも使いますので，やる気のある人は購入ください． |
| 参考書 | 数多くの固体物理関連の教科書があるが、 入門書としては 「固体物性入門 例題･演習と詳しい解答で理解する」（沼居貴陽著、森北出版）や 「材料科学３」（C.R.バレット他著、培風館、絶版？）がよい。 |
| 成績評価方法と基準 | レポート：p点（15点）、Moodle小テスト：q点（10点），期末試験：r点（75点）のp+q+rの点を総合的に評価する。60点以上を合格とする。 |
| オフィスアワー | 毎週月曜日12：20～14：30に機械棟2階小竹教員室にて対応。電子メールによる質問など歓迎 |
| 受講要件 | |
| 予め履修が望ましい科目 | この授業は「量子力学」の知識の上に実際の物質の性質を議論し、固体物理の分野に発展させる。 |
| 発展科目 | 学部では，「応用量子論」で，大学院では「固体物理特論」，「固体物理演習」，「極限物性特論」，「量子応用特論」，「固体熱力学演習」としてさらに詳しく学ぶ。 |
| 授業改善への工夫 | Moodelにおいて受講後，小テストをおこなう。 小テストでは正誤問題を解くことで物性論の知識の定着を行う。 レジュメを毎回の授業で配る。 書画カメラを使い，毎回の授業ノートを公開する． 内容が豊富で難しいため，フォノンやフォトン，個々の物性論の話を次学期の「応用量子論」に移すこととした。 |
| その他 |
・講義の連絡はMoodleを通じて連絡しますので，登録を御願いします。 ・レジュメは，Moodel内にpdfの形で置いてあります。なくした人は取って行ってください。 |
| キーワード | 結晶構造、物質の結合、自由電子モデル、固体のバンド構造、X線回折、 真性半導体、不純物半導体、電気伝導度 |
|---|---|
| Key Word(s) | crystal structure, binding energy, free-electron theory, band structure, X-ray diffraction, intrinsic semiconductor, doped semiconductor, electric conductivity |
| 学習内容 | 第１回 結晶構造（その１） 第2回 結晶構造（その2） 第3回 原子結合 第4回 X線回折（その１） 第5回 X線回折（その２） 第6回 自由電子論（その１） 第7回 自由電子論（その2） 第8回 エネルギーバンド（その１） 第9回 エネルギーバンド（その２） 第10回 固体の力学物性 第11回 固体の電気伝導 第12回 半導体（その１） 第１3回 半導体（その２） 第１4回 固体の光学的性質 第１５回 まとめ 第１６回 定期試験 |
| 学習課題(予習・復習) | 教科書の演習問題を自力で解けるよう、復習をしてみてください。 |
| ナンバリングコード(試行) | EN-SYST-3 |
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※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