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2019年度 現代半導体物性 B (3027)

クラス基本情報

科目区分 基盤科目 教職科目 理科
単位数 1 選択・必修・自由 選択
授業形態 講義 主な使用言語 英語
開講時期 履修登録システム 使用する
履修登録期間 2019/09/27~2019/10/24 履修取消期限 2019/11/20

教育プログラム別の履修区分

プログラム名 IS CB BS BN MS CP DS
履修区分
コア科目 C
履修方法 ・基盤科目及び専門科目から12単位以上履修すること。
・コア科目の履修方法については、入学年次の教育課程表の(2)履修方法を参照すること。

授業科目概要

担当責任教員 太田 淳
担当教員 太田淳、香月浩之、細糸信好
教育目的/授業目標 電気伝導・光学特性・磁性などの多様な物性は、固体の電子状態を基本概念としている。講義では、電子の運動やエネルギーバンドの基本概念を基にして、金属や半導体の電気伝導を中心に解説する。特に半導体のバンドの理解は光ナノマテリアル研究のための重要な基礎となる。
指導方針 金属や半導体の物性を支配している電子のエネルギーバンドの理解を目指し、バンドへの電子の充満(状態密度・フェルミ分布・占有電子密度)、金属・半導体・絶縁体、グラファイトとCuの3次元バンド分散とフェルミ面、フェルミ球、電気伝導度、不純物・フォノン散乱、散乱時間などを解説する。代表的な半導体の物性を理解するため、結晶構造とバンド構造、電子・正孔、重い正孔・軽い正孔・スプリットオフバンド、有効質量、半導体の光吸収と発光、エネルギー保存・運動量保存、直接半導体、間接半導体、ドナー・アクセプター準位、ボーア半径、フェルミ分布、状態・電子密度、真性半導体、温度依存性:凍結(不純物)・飽和・真性領域、移動度・電気伝導(キャリアー濃度・有効質量・散乱時間)、ホール効果などについて解説する。また、表面・界面では特異な電子状態が発現しているため、そのバンドの実空間分布、真空準位、仕事関数、電子親和力、バンド湾曲などについて解説する。

授業計画

[1限目 9:20-10:50] [2限目 11:00-12:30] [3限目 13:30-15:00] [4限目 15:10-16:40] [5限目 16:50-18:20] [6限目 18:30-20:00]
回数 日付 [時間] テーマ 内容
1 11/20 [1] 金属のバンド(香月) バンドへの電子の充満(状態密度・フェルミ分布・占有電子密度)、金属・半導体・絶縁体、グラファイトとCuの3次元バンド分散とフェルミ面
2 11/20 [2] 金属の電気伝導(香月) フェルミ球、電気伝導度、不純物・フォノン散乱、散乱時間
3 11/22 [1] 半導体のバンド(香月) 代表的な結晶構造とバンド構造、電子・正孔、重い正孔・軽い正孔・スプリットオフバンド、有効質量
4 11/22 [2] 半導体の吸収と発光(香月) エネルギー保存・運動量保存、直接半導体、間接半導体
5 11/29 [1] 不純物(香月) ドナー・アクセプター、準位、ボーア半径、フェルミ分布、状態・電子密度
6 11/29 [2] 電子・正孔濃度の温度依存性(細糸) 真性半導体、温度依存性:凍結(不純物)・飽和・真性領域
7 12/3 [1] 半導体の電気伝導(細糸) 移動度・電気伝導(キャリアー濃度・有効質量・散乱時間)、ホール効果
8 12/3 [2] 表面・界面のバンド(太田) バンドの実空間分布、真空準位、仕事関数、電子親和力、バンド湾曲

授業日程

[1限目 9:20-10:50] [2限目 11:00-12:30] [3限目 13:30-15:00] [4限目 15:10-16:40] [5限目 16:50-18:20] [6限目 18:30-20:00]
回数 日付 時間 講義室 備考
1 11/20 1 F105(MS)
2 11/20 2 F105(MS)
3 11/22 1 F105(MS)
4 11/22 2 F105(MS)
5 11/29 1 F105(MS)
6 11/29 2 F105(MS)
7 12/3 1 F105(MS)
8 12/3 2 F105(MS)

テキスト・参考書

テキスト ・キッテル著、宇野良清ら訳 「固体物理学入門 上、下 第8版」 (丸善)
 ・必要に応じてプリントを配布する。
参考書 ・御子柴宣夫著 「半導体の物理」 (培風館)

その他

履修条件 特になし
オフィスアワー Eメールで連絡の上、日時を決める
成績評価の方法と基準 ・5段階(秀・優・良・可・不可)で評価する。
・評価は、試験、演習または宿題レポート等によって行う。
・固体物理の基本概念の理解、基礎知識の習得を基準とする。
関連科目 現代固体物理学
関連学位 理学、工学
注意事項 特になし

授業関連URL



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配布資料



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