電子物性Ⅰ
 Physical Electronics I
 担当教員:齊藤 敦(SAITO Atsushi)
 担当教員の所属:理工学研究科
 開講学年:2年  開講学期:前期  単位数:2単位  開講形態:講義
 開講対象:情報・エレクトロニクス学科(電気・電子通信コース)  科目区分:専門教育科目・必修 
【授業の目的】
・半導体素子、太陽電池、光デバイス、超伝導デバイスなどを開発する技術者として重要な、電子のミクロ的、マクロ的な状態、結晶の構造、金属の電気伝導などを理解することを目的とする。
・物質の結晶構造や、気体・固体中での電子の運動やエネルギを理解することを目的とする。
・結晶構造、X線回折の原理とその応用、真空中および固体中での電子の運動等について理解することを目的とする。
・授業を通して自主的・継続的に学習する能力を身につけることを目標とする。

【授業の到達目標】
1)電子物性の基礎:種々のエネルギ単位の相互変換が計算できる。
2)量子力学の基礎:古典力学と量子力学の違い(粒子性と波動性)について説明できる。
3)結晶構造:結晶格子やミラー指数、結晶面、逆格子を説明できる。また、ブラッグの条件を用いてX線の回折角度が計算できる。またX線構造因子が計算できる。
4)固体の比熱:格子比熱の理論とその結果を説明できる。
5)電子の運動:真空中、金属中での電子の運動を説明できる。

【授業概要(キーワード)】
エレクトロンボルトとジュール、熱放射、電子の波動性、結晶格子、ミラー指数、結晶面、逆格子、ブラックの条件、X線構造因子、格子比熱、電界・磁界中の電子の運動、固体中の電子の運動、フェルミ・ディラック分布関数、ホール効果

【科目の位置付け】
この授業は、電気・電子通信コースにおける主要3科目の一つであり、今後の物性系の授業の基礎となる。基礎となる科目は、専門数学Ⅰ,Ⅱである。この科目を基礎とする科目は、主に、電磁気学、電子物性Ⅱ、半導体工学等である。
この科目は、電気・電子通信コースの学習・教育達成目標(A)に対応する。なお、本授業の受講と同学期に電子物性演習も履修し理解を深めることが望ましい。

【授業計画】
・授業の方法
授業では、物理的なイメージを把握しやすいように概念・考え方の丁寧な説明に留意し、授業計画に沿った講義を行う。また、学生の理解を確認するためのミニッツペーパーを活用する。
・日程
第1回目:授業の概要及びシラバスの説明と電子物性の基礎、第2回目:量子論(熱放射)、第3回目:量子論(電子の波動性)、第4回目:原子を結びつける力、第5回目:結晶構造(結晶格子、ミラー指数、結晶面)、第6回目:結晶構造(ブラッグの条件、X線構造因子、逆格子)、第7回目:中間試験とまとめ、第8回目:結晶の格子振動、第9回目:固体の比熱(古典論~デバイ理論)、第10回目:真空中の電子の運動(電場中)、第11回目:真空中の電子の運動(磁場中)、第12回目:金属の自由電子論(ドルーデ理論)、第13回目:フェルミディラック分布関数、第14回目:ホール効果、仕事関数、第15回目:期末試験とまとめ

【学習の方法】
・受講のあり方
新しい概念や考え方が、毎回数多く出てくるので授業について行くのは容易でないが、不明な点は自分で考えた後、質問するなど積極的な姿勢で授業に臨んでもらいたい。
・授業時間外学習へのアドバイス
次回の講義内容について、事前にチェックし理解できない項を整理しておく。
1.講義の内容を完全に理解できるようにすること。不明な点は次回の講義の時に質問する。2.講義終了時に課題(演習)が出た場合は、翌週その解答を提出すること。

【成績の評価】
・基準
科目の達成目標に記載の項目について試験を行い以下の基準を満足したものを合格とする。期末試験50点と中間試験50点の合計100点満点で60点以上を合格とする。
・方法
エネルギーの単位とその換算、電界、磁界中の電子の運動、ホール効果、結晶構造やX線回折などを理解しているかどうかを判断する、中間試験、期末試験を実施する。

【テキスト・参考書】
テキスト:青木昌治著、応用物性論、朝倉書店
参考書:1.「固体電子物性」、若原昭浩著、オーム社、2.「固体物理学入門(上)」、キッテル著(宇野訳)、丸善、3.「電子物性基礎」、大場勇治郎著、オーム社

【その他】
・オフィス・アワー
場所:工学部9号館 4-401-1号室、電話:0238-26-3289、e-mail: atsu@yz.yamagata-u.ac.jp
時間:上記に電話あるいはメールしアポイントをとること。

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