本講義では,エネルギー変換デバイスに使われる多様なマテリアルの物性,構造,機能,プロセス,評価手法に関する個別および共通の基礎的知識を身に付けることを目的とする。具体的には,燃料電池用材料,太陽電池用材料,高温エネルギー変換材料,触媒材料を主として取り上げ,最先端のエネルギー変換デバイスを支える機能材料について横断的に講述する。
エネルギーマテリアル論第一では「光と材料」に焦点を当て,無機材料と有機材料,金属-半導体-誘電体材料を対比させながら機能材料の物理・化学的特性に関する基礎知識を修得する。さらに,エネルギーデバイスの原理や限界効率と材料の関係について理解を深め,機能材料の合成・加工・評価なども交えながら総合的に後述する。
講義終了後受講者は,下記の各項目を行うことが可能になる。
1. 金属材料の基礎的事項について説明する
2. 半導体材料の基礎的事項について説明する
3. 誘電体材料の基礎的事項について説明する
4. 有機材料の基礎的事項について説明する
5. これらの材料の類似点と相違点について説明する。
金属材料,半導体材料,誘電体材料,有機材料
✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | ✔ 展開力(探究力又は設定力) | ✔ 展開力(実践力又は解決力) |
第1回目に講義の全体像を説明する。第2回目以降はエネルギーデバイスに関連した各マテリアルに関して2回の講義を行います。毎回出席をとります。
授業計画 | 課題 | |
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第1回 | イントロダクション:光と材料:固体材料 伝導体,価電子帯,HOMO,LUMOなどアナロジー,概論 | 固体材料と光の相互作用について説明できる。 |
第2回 | 金属材料の基礎 | 金属材料の種類と特性を説明できる。 |
第3回 | 金属材料(構造材,高温材としての金属材料(Fe),結晶学的な観点で。あるいはプラズモニクス(Auなど),合金とドーピングの違い) | 金属材料の基本特性と用途を説明できる。 |
第4回 | 半導体材料の基礎 | 半導体材料の種類と特性を説明できる。 |
第5回 | 半導体(シリコンを主体に。化合物半導体,有機半導体。プラズモニクスと光触媒,光による材料の劣化) | 有機・無機半導体材料の基本特性と応用について説明できる。 |
第6回 | 誘電体材料の基礎 | 誘電体材料の種類と特性を説明できる。 |
第7回 | 誘電体(透明材料を主体に。透明電極,パワーデバイスも絡められる。光を透過する材料は何故電気を通さないか?ドーピングの役割。 | 誘電体材料の機能と用途について説明できる。 |
第8回 | 全体のまとめ。 | 各々のテーマについて重要なポイントを説明できる。 |
教科書は使用しません。
必要に応じて資料を配布します。
期末試験で評価する。レポート課題を課す場合は評価を成績に反映させる。
特になし
特に無し