【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的とする。
【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。【知識・理解】
2)電子の運動：真空中、金属中での電子の運動を説明できる。【知識・理解】
3)結晶構造：結晶格子やミラー指数、結晶面を説明できる。【知識・理解】
4)結晶構造：ブラッグの条件を用いてＸ線の回折角度が計算できる。【知識・理解】
5)結晶構造：Ｘ線構造因子が計算できる。【知識・理解】
6)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。【知識・理解】
7)固体の比熱：格子比熱の理論とその結果を説明できる。【知識・理解】
8)金属の自由電子論（ドルーデ理論）、仕事関数について説明できる。【知識・理解】
9)半導体材料についてその性質と諸特性を説明できる。【知識・理解】
10)磁性体材料についてその性質と諸特性を説明できる。【知識・理解】
11)超伝導体材料についてその性質と諸特性を説明できる。【知識・理解】
【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
【学生主体型授業（アクティブラーニング）について】
A-1．ミニッツペーパー、リフレクションペーパー等によって、自分の考えや意見をまとめ、文章を記述し提出する機会がある。：1～25％
D-1．演習、実習、実験等を行う機会がある。：1～25％
【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（電気・電子通信），及び専門数学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・電子通信コースのカリキュラムポリシー 1.(2) 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を強く推奨する。
【SDGs（持続可能な開発目標）】
09.産業と技術革新の基盤をつくろう
【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、教科書の内容に沿った講義を行う。また、毎週演習課題を課し，次週までに自己採点をしたうえで提出してもらいます。
・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：真空中の電子の運動（電場中・磁場中）
第3回目：量子論（熱放射、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(I)（結晶格子、原子位置、充填率）
第6回目：結晶構造(II)（ミラー指数、結晶面、ブラッグの条件、X線構造因子）
第7回目：結晶の格子振動、固体の比熱（古典論～デバイ理論）
第8回目：中間試験とまとめ
第9回目：金属の自由電子論（ドルーデ理論）
第10回目：半導体材料（電子デバイス）
第11回目：半導体材料（光デバイス）
第12回目：磁性体材料
第13回目：超伝導材料
第14回目：期末試験前の総合演習
第15回目：期末試験とまとめ
【学習の方法・準備学修に必要な学修時間の目安】
・受講のあり方
講義では配布する講義資料とスライドを見て理解を深めること。黒板への板書をした場合はノートに書き写すこと。書き写す時間は十分にとるので、その後内容の説明をしっかり聞き、理解すること。板書内容を消す場合は必ず確認を取るので、遠慮なく挙手し、まだ書き写していない旨意思表示すること。
・授業時間外学習（予習・復習）のアドバイス
本授業科目では以下の課題等を課します。単位制度の実質化のため授業外における以下の予習・復習等の自主的な学修に取組んでください。
1)準備学修に必要な学修時間の目安は 6 時間/週です。
2)次回の講義内容について、事前に予習し理解できない内容は整理しておくこと。
3)講義の内容を完全に理解できるように復習すること。不明な点は次回の講義の時に質問すること。
4)講義終了時に課題（演習）が出た場合は、提出期限までにその解答を提出すること。
【成績の評価】
・基準
種々のエネルギ単位の相互変換、粒子性と波動性、結晶構造、固体の比熱、電子の運動について理解しているかどうかを判断する中間試験、および金属材料、半導体材料、磁性体材料、超伝導体材料に関する期末試を実施、また毎週の演習課題の得点を合計し６割以上の点数を得ることが合格の基準です。
・方法
科目の達成目標に記載の項目について演習及び試験を行い以下の基準を満足したものを合格とする。演習４０点、中間試験３０点、期末試験３０点の合計１００点満点で６０点以上を合格とする。
【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（必ず準備して下さい）
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】
・学生へのメッセージ
講義では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。
・オフィス・アワー
場所：工学部9号館 205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取ってください。
|