2023年 理工学部 シラバス - 電子工学科
設置情報
| 科目名 | 光・電子機能マテリアル | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 電子工学科 | 学年 | 3年 |
| 担当者 | 岩田 展幸 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 火曜4 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | J24A |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 強誘電体デバイスの最新動向、強誘電体の特徴、物性物理(周波数・温度依存)、局在電子系の磁気秩序、有機物、特にグラフェンの分子軌道について理解できるようになる。 本授業科目は、DP3およびCP3に該当しています。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
「対面授業」で実施する。 学習の理解を深めるために、毎回アンケートを実施する。 アンケートに対する答えを授業の始めに簡単に説明する。 小テストの課題を課す。 また、最後にレポート課題を課す。 |
| 履修条件 | 「電磁気学Ⅰおよび演習」「電磁気学Ⅱおよび演習」「量子力学基礎」「基礎電子物性」「電子物性工学」の単位を取得しており、「量子物性工学」「半導体デバイス工学」を履修しているこが望ましい。 |
授業計画
| 第1回 | 誘電体（１）強誘電体の構造と材料、および電磁気学の復習 誘電体、誘電分極、球状誘電体が作る電場について説明する。 【事前学習】参考書「図でよくわかる電磁気学」5章までを復習しておくこと。特に誘電体に電界を印加した場合の現象について理解しておくこと。（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
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| 第2回 | 誘電体（２）局所電場、ローレンツ電場 微視的視点に立って、原子や分子に作用している局所的な電場、及びその考え方について説明する。また、ローレンツ電場との関連性を説明する。 【事前学習】参考書を参照し、ローレンツ電場の概要を理解しておくこと。（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第3回 | 誘電体（３）電子分極、イオン分極、 元素由来のによる分極、イオン性結晶・分子による分極を説明する。 【事前学習】参考書を参照し、電気的な分極の種類について調べておくこと。（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第4回 | 誘電体（４）配向分極 対称中心を持たない分子による永久双極子モーメントについて説明した後に、配向分極の大きさを計算する。 【事前学習】参考書を参照し、電気的な分極の種類について調べておくこと。（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第5回 | 誘電体（５）クラウジウス・モソッティ 誘電率と分極率の関係について説明する。 【事前学習】参考書を参照し、クラウジウス・モソッティの概要を理解しておくこと。（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第6回 | 誘電体（５）秩序/無秩序型強誘電体、キューリー・ワイスの法則 強誘電性結晶の分類と強誘電性発現の起源について説明する。 【事前学習】参考書を参照し、秩序/無秩序型強誘電体、キューリー・ワイスの法則に関して概要を理解しておくこと。（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第7回 | 誘電体（６）変位型強誘電体 イオン結晶で見られる強誘電体について説明する。 【事前学習】参考書を参照し、変位型強誘電体の概要を理解しておくこと。（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第8回 | 誘電体（7）誘電分散、複素誘電率 誘電率の周波数依存性について説明する。 【事前学習】参考書を参照し、誘電分散、複素誘電率の概要を理解しておくこと。（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第9回 | 無機物（１）バンド構造 【事前学習】参考書を参照し、「状態密度」「自由電子気体のバンド構造・電気伝導」「バンドギャップ」「群速度・有効質量」「ブロッホの定理」を理解しておくこと（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第10回 | 無機物（２）電気伝導(無機物) 【事前学習】参考書を参照し、「1,2,3次元でのk空間上で起こるブラッグ回折・ブリルアンゾーンおよび電気伝導」を理解しておくこと（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第11回 | 無機物(3) 電子軌道 s軌道、p軌道、d軌道を表す式の導出と形状について説明する。 【事前学習】参考書を参照し、s軌道、p軌道、d軌道について簡単に理解しておくこと（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第12回 | 無機物(4) 軌道の形状と電子状態から、軌道から軌道への電子の移動を説明し、局在電子系の酸化物磁性体に関する磁気秩序について説明する。 【事前学習】参考書を参照し、s軌道、p軌道、d軌道の形状について理解しておくこと（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第13回 | 有機分子デバイス（1）分子軌道法 1電子近似、多電子原子に関するシュレディンガー方程式について説明する。 【事前学習】参考書を参照し、上記キーワードの概要を調べておくこと（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第14回 | 有機分子デバイス（2）LCAO近似、変分法、永年方程式 原子軌道がつくる分子軌道(LCAO)および、変分法に基づいて、永年方程式を用いたエネルギーと分子軌道の計算手法について説明する。 【事前学習】参考書を参照し、上記キーワードの概要を調べておくこと（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第15回 | 有機分子デバイス（3）グラフェン、カーボンナノチューブ 具体的にグラフェン、カーボンナノチューブの分子軌道について計算を行う。 【事前学習】参考書を参照し、グラフェンの構造について調べておくこと（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
その他
| 教科書 | |
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| 参考書 |
高重正明 『物性科学入門シリーズ、物質構造と誘電体入門』 裳華房
川辺和夫 平木昭夫 岩見基弘 『基礎電子物性工学』 コロナ者 1994年 第14版
坂田亮 『理工学基礎 物性科学 』 培風館 2011年 第25版
永田一清 『物性物理学』 裳華房 2009年 第1版
伊藤彰義 編著、中川活二・細野裕行・塚本新 共著 『図でよくわかる電磁気学』 コロナ社
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| 成績評価の方法 及び基準 |
小テスト30％ レポート70％ |
| 質問への対応 | 随時受け付ける。(中川) |
| 研究室又は 連絡先 |
4号館412室(岩田) iwata.nobuyuki@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
火曜 船橋 16:40 ～ 18:10 4号館412室(岩田)
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| 学生への メッセージ |