專班課程
不開放自由選修
半導體概論(一)-量子理論的發展(2019物理科學人才培育春季班)
教師: 李威儀
高中MOOC-高中人才培育計畫     

2019/03/11 ~ 2019/06/30
36小時/18週 (尚未開始)

摘要

本課程提供免費試閱片段,敬請點選下方試閱:

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Ø 本次課程目前僅開放給人才培育計畫錄取學生

Ø 報名資格:班排名前20%的國高中職在校生(特殊班及檢附推薦函者不在此限)

Ø 若欲報名課程,請至計畫網站報名,相關資訊請參考網站說明與介紹。

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Ø 課程簡介

自1950年代半導體元件的發明以來,半導體的應用是無孔不入。而要瞭解半導體,就需要瞭解量子力學。近二十年來,由於奈米材料的快速發展,更凸顯出量子力學的重要地位。但是對大多數國內學習理工的學生而言,由於他們在基礎物理課程中沒有接觸量子力學,更少有修習量子力學相關課程的機會,因此對量子理論幾乎是毫無理解。但是,從事理工相關工作的現代知識份子,對量子力學實在應該要有基本的了解,如此方能對經常面對的現代科技產品有起碼的認識,也較能掌握未來科技發展的趨勢。對某些學生而言,與其耗費太多的時間鑽研更深入的古典物理,可能還不如將時間投入認識量子力學的基本觀念及其各式應用。此門課程的目的即在設計一包含介紹量子力學觀念及其應用的基礎物理教學,修完這門課程之後,即可以繼續修習「半導體概論(二) – 半導體原理與元件」。(註:做為參考,這門課程與「半導體概論(二) – 半導體原理與元件」原是安排在國立交通大學一年級下學期的課程。)

要修習這門課程,應該要先學過基礎的古典物理,對牛頓力學、熱力學、波動、光學及電磁學有基本的瞭解。另外,需要先學過基礎微積分,特別是微分的部分。

課程目標

具體教學目標 :

  1. 導入及介紹量子力學的觀念
  2. 配合歷史發展設計課程內容,不只讓學生知道結果,也要讓學生瞭解量子理論的思考方法及過程
  3. 讓學生瞭解量子理論與古典物理的主要不同處。
  4. 為後續課程「半導體概論(二) – 半導體原理與元件」打下學習基礎。
  5. 使學生能在基礎課程中獲得完整的量子力學概念以及瞭解量子力學在發展現代奈米科學及光電技術上的重要性。並使學生在修完這門課及後續的「半導體概論(二)–半導體原理與元件」後至少可以瞭解以下幾種現代科技產品的原理或特性 :(1)雷射,(2)奈米材料, (3)半導體電子元(包括二極體,電晶體及積體電路)及(4)半導體光電元件(包括發光二極體,半導體雷射及太陽電池)

授課教師

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李威儀

國立交通大學 電子物理系教授

學歷:

國立交通大學電子物理系學士

美國Univ. of Wisconsin – Madison 電機碩士

美國Rensselaer Polytechnic Inst. 電機博士

經歷:

美國Varian Association Research Center工程師

國立交通大學電子物理系 教授

交大高等教育開放資源研究中心 主任

專長:

半導體物理與元件

課程進度表

第1週:ewant平臺簡單上手

第2週:量子觀念的肇始

第3週:量子觀念的肇始

第4週:原子模型

第5週:原子模型

第6週:量子力學的基本假設

第7週:量子力學的基本假設

第8週:量子力學的處理方法

第9週:量子力學的處理方法

第10週:量子力學用於原子結構

第11週:量子力學用於原子結構

第12週:鍵結與晶體結構

第13週:鍵結與晶體結構

課程內容

每週課程進度

週次

單元主題

第1週

ewant平臺簡單上手:熟悉線上平臺的操作及學習功能 (3/03 – 3/09)

第2週

第一章( Chapter1):量子觀念的肇始(Beginning of the Quantum Story) (3/10 – 3/16)

第3週

第一章( Chapter1):量子觀念的肇始(Beginning of the Quantum Story) (3/17 – 3/23)

3/23(六)

第一次線上即時互動

第4-5週

第二章( Chapter 2 ) : 原子模型( Atomic Models ) (3/24 – 4/06)

第6週

第一次線上測驗 (4/07 – 4/13)

第6-7週

第三章( Chapter 3 ) : 量子力學的基本假設( Fundamental Principles of Quantum Mechanics ) (4/07 – 4/20)

第8-9週

第四章( Chapter 4 ) : 量子力學的處理方法( Introduction to the Method of QM ) (4/21 – 5/04)

5/04(六)

第二次線上即時互動

第10週

第二次線上測驗 (5/05 – 5/11)

第10-11週

第五章( Chapter 5 ) : 量子力學用於原子結構( QM of Atoms ) (5/05 – 5/18)

第12-13週

第六章( Chapter 6 ) : 鍵結與晶體結構 ( Crystal Structures & Bonding in Solids ) (5/19 – 6/01)

6/01(六)

第三次線上即時互動

第14週第三次線上測驗 (6/02 – 6/08)

6/15(六)

期末面授與實體測驗

課程直播及面授時間表

日期

主題內容

互動方式

03/23()13:3015:00

第一至二章複習

線上即時互動

05/04()13:3015:00

第三至四章複習

線上即時互動

06/01()13:3015:00

第五至六章複習

線上即時互動

06/15(六)10:0015:00

期末面授與實體測驗

實體面授課堂

上課形式

網路課程提供完整課程影音、線上教材與線下評量活動,並配合網路直播見面課與期末實體課堂。

評分標準

課程證書將分為學習證書及結業證書,差異在是否有完整參與本計畫之培訓,以下說明:

1.【修業證書】:學生依照進度看課完畢,且達到線上評量標準,但未參與期末實體面授課程(期末評量),可獲得學習證書。

  • 線上評量測驗: 三次 (每兩章結束後會有一次線上測驗),佔100%

 

2. 結業證書:學生依照進度看課完畢,完成線上評量,並參與期末面授課程(期末評量),通過評量標準後頒予國立交通大學之結業證書。

  • 線上評量測驗: 三次 (每兩章結束後會有一次線上測驗),佔30%
  • 實體期末考:佔70%

※ 本計畫將舉行一次期末實體面授,地點將訂於國立交通大學(詳細地點將另外確認)。

通過標準


課程及格標準:60分滿分:100分

先修科目或先備能力

要修習這門課程,應該要先學過基礎的古典物理,對牛頓力學、熱力學、波動、光學及電磁學有基本的瞭解。另外,需要先學過基礎微積分,特別是微分的部分。

建議參考書目

“Physics for Computer Science Students” by N Garcia and A Damask