学部後期課程
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電子物性第一

物質(特に半導体)の物性、エネルギー帯構造(バンド構造)、電子(キャリア)輸送現象などについて基礎的理解を深める。
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時間割/共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
FEN-EE3206L1
FEN-EE3206L1
電子物性第一
田中 雅明
A1 A2
金曜3限
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教室
工学部新2号館 工242号講義室
講義使用言語
日本語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
NO
他学部履修
開講所属
工学部
授業計画
I 結晶内電子のエネルギー帯構造 結晶内の電子は定常的にどのようなエネルギーをとることができるのか? 周期的ポテンシャル中でシュレディンガー方程式を解くことにより、エネルギー帯構造(バンド構造)を導き、明らかにする。バンド構造がわかれば物質の物性のほとんどがわかったと言ってよい。シリコン(Si)、Ge、GaAs、窒化物などエレクトロニクスで使われる重要な半導体のバンド構造についてその見方と特色を学ぶ。 1.格子と逆格子 2.ブロッホの定理:結晶中の波動関数の性質 3.周期場におけるシュレディンガー方程式 4.ほとんど自由電子に近いモデル 5.主な半導体(IV族半導体、III-V族半導体)のバンド構造 II 電子輸送現象 固体(半導体、金属)中の電流や抵抗は何で決まるのか? キャリアの有効質量という概念を導入し、電子の運動を記述するボルツマンの輸送方程式を導く。緩和時間近似と摂動論(量子力学)を用いることによって、電子の散乱、オームの法則、抵抗率、移動度が何できまるかなど、電子デバイスの性能を左右する電子(キャリア)輸送現象の基礎を学ぶ。 1.有効質量 2.ボルツマン方程式 3.散乱の緩和時間近似 4.電流の表式(拡散電流・ドリフト電流)とアインシュタインの関係式 5.正孔 (hole) 6.散乱因子と移動度 格子振動とフォノン散乱 イオン化不純物散乱
授業の方法
講義資料は、241号教室における対面授業で配布しますが、ITC-LMSからダウンロードすることもできます。
成績評価方法
講義内容の理解を深めるためのレポート課題と期末試験による
教科書
昭晃堂 (必要箇所のテキストを配布する予定)
参考書
「半導体物理」 浜口智尋 朝倉書店
履修上の注意
基礎を固める(分野別基礎)
その他
前提となる知識と項目:基本的な電磁気学、量子力学 応用先_分野と項目:固体物理学、材料科学のさまざまな物質科学分野 電子デバイス、光デバイスなど、様々なデバイス 事後履修:半導体物性工学,卒業論文,電子材料プロセス,電子物性第2,電子量子力学II 事前履修:半導体デバイス工学,数学演習,電子基礎物理,電子物性基礎,電気磁気学 平行履修:光電子デバイス,光電子工学I,電子量子力学I