シラバス参照

科目名 材料科学2 
担当者氏名

菅 章紀

全開講対象学科 理工学部交通機械工学科
年次 2年次 
クラス  
講義学期 後期 
単位数
必選区分  
学期・曜日・時限  
部門 専門教育部門-交通機械工学専門教育科目 
備考 本授業はCP2・4およびDP2に該当する 



準備学習・事後学習
授業計画に示されている教科書にて、事前に該当範囲を読んで予習しておくこと。 授業後は配布プリントに記載の演習問題を行い、復習すること。

小テストに関しては、授業内で説明し、解説する。

定期試験に関しては、追・再試験終了後、研究室にて個別に対応する。
毎回、講義時間の2倍の自学自習が求められます。 
履修上の留意
材料科学1の内容を復習しておくこと。

再履修生は再履修クラスを履修すること。 
授業の概要と目的
材料物性の基礎を理解する為、固体の比熱および電気的機能の基礎を講義する。

交通機械との関連:交通機械全般
(科目ナンバリングコード:TT21112) 
サブタイトル
材料の熱的および電気的特性 
到達目標
固体の比熱理論を理解する。バンド理論から見た金属、絶縁体、半導体の違いを理解する。 
授業計画
【項目欄】 【内容欄】
1. 固体の比熱の概要、材料の熱的機能  熱的現象と格子振動の関係と色々な比熱に寄与する現象ついて説明する。○固体の比熱に寄与する現象の位置づけが理解できる。 
2. 結晶の格子振動-1  1次元同一原子のモデルにおける格子振動を考え、その振動モードについて説明する。 ○1次元同一原子モデルにおける波数と角速度の関係が理解できる。 
3. 結晶の格子振動-2  1次元異種原子モデルにおける格子振動を考え、光学的振動と音響的振動について説明する。○音響的振動と光学的振動について理解できる。 
4. 固体の比熱のモデル-1  固体の比熱について、実験的な事実について説明し、古典論に基づく比熱のモデルを示す。○古典論に基づく比熱のモデルが理解すできる 
5. 固体の比熱のモデル-2  アインシュタイン理論に基づく比熱のモデルを説明し、実験的事実との比較を行う。○アインシュタイン理論に基づく比熱のモデルが理解できる。 
6. 固体の比熱のモデル-3  デバイ理論による固体比熱の誘導と他の理論との比較を行い実験的結果と各理論との整合性について説明する。○3つの理論の違いを理解することができる。 
7. 電子状態の基礎  電子状態を考える導入部分として、光電効果、粒子の波動性、ボーワ半径等について説明する。○ボーワ半径ド・ブロイの関係式の導出過程が理解できる。 
8. シュレディンガー波動方程式の基礎  進行波および定常波での波動方程式から、シュレディンガー波動方程式を導出する。○シュレディンガー波動方程式の成り立ちやその導出過程が理解できる。 
9. 原子の構造と電子状態  水素原子の定常状態にて原子単位系でのシュレディンガー波動方程式を用い、各電子軌道について説明する。○原子単位系を理解し、基本的な軌道の波動関数を求めることが出来る。 
10. 固体の電子状態  エレクトロニクスの基礎となる固体のエネルギー状態、エネルギー準位のバンド構について説明する。○固体のエネルギー状態とバンド構造が理解できる。 
11. 半導体のキャリア-1  真性半導体のキャリア、およびその生成機構について説明する。○真性半導体キャリアの生成機構が理解できる。 
12. 半導体のキャリア-2  外因性半導体(n形とp形)のキャリア、およびその生成機構について説明する。○n形半導体とp形半導体でのキャリアの生成機構が理解できる。 
13. pn接合とダイオード  pn接合による電流-電圧特性について講義する。○pn接合による電流-電圧特性が理解できる。 
14. バイポーラトランジスタの動作原理  npn型、pnp型バイポーラトランジスタの動作原理と電流の増幅について説明する。○バイポーラトランジスタの原理が理解できる。 
15. 材料の様々な機能  電気的機能を中心に材料の様々な機能のデバイスへの応用について紹介する。○材料の電気的機能を中心にその機能の概要が理解できる。 
テキスト
【書籍名】 【著者】 【出版社】
1. 固体物理学  岡崎 誠 著  裳華房 
参考文献
【書籍名】 【著者】 【出版社】
1. 半導体物性  小長井 誠 著  培風館 
2. キッテル固体物理学入門上  C. Kittel著  丸善 
授業方法の形式
講義 
成績評価方法及び評価基準
定期試験(60%)と小テスト(40%)で評価する。 
受講生へのメッセージ
材料科学Ⅱを通して、材料の電気的機能や熱的機能の基礎を理解しよう。 
参考URL
画像
ファイル
更新日時 2020/03/17 18:52


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