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2022年度 現代半導体物性 A (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 日本語
開講時期 Ⅰ 履修登録システム 使用する
履修登録期間 2022/04/12～2022/05/13 履修取消期限 2022/06/06

教育プログラム別の履修区分

プログラム名 IS BS MS DS DGI
履修区分 △ △ ○ ○ ○
コア科目 － － － － －
履修方法 ・修士論文研究又は特別課題研究を履修する場合は、序論科目、基盤科目及び専門科目から１４単位以上履修すること。
・課題研究を履修する場合は、序論科目、基盤科目及び専門科目から１６単位以上履修すること。

授業科目概要

担当責任教員 柳田　健之
担当教員 柳田健之、河口範明
教育目的／学修到達目標 【教育目的】
半導体のバンド構造、電気的特性、光学的特性、及び半導体デバイスの基礎に習熟することを目標とする。それに加え、格子欠陥と転位、アモルファス半導体についても取り扱うことで、実際の半導体物質とデバイスの関係についての理解を深めることを目指す。

【学修到達目標】
1) 半導体のバンド構造や物性について説明、記述できる。
2) 半導体のバンド構造や物性について整理、議論ができる。
3) 半導体のバンド構造や物性について俯瞰、表現できる。
授業概要／指導方針 【授業概要／指導方針】
前期量子論、化学結合、結晶構造、バンド理論、半導体のバンド構造・光学特性・電気特性、不純物ドープ、pn接合、格子欠陥と転位、アモルファス半導体、などについて概説する。

【授業時間外学修（予習・復習等）の目安】
各回毎に授業内で与えられたAssignmentの予習2時間
各回毎に復習2時間程度

【オンライン受講について】
〇原則、対面講義が大学方針となっています。
〇ただし、新型コロナ感染症により講義室での受講に不安のある人や、遠距離通学の人は、そもそも来日できていない生徒等にはオンラインでの受講が認められています。（オンライン受講に居住地などの条件はなく、オンライン受講希望に対して資格確認などは一切ありません）
〇大学方針でオンライン受講学生に不利益がないように求められているため、対面講義で出欠確認は行わず、対面講義への出欠は成績に一切影響しません。
〇対面講義の受講を予定している方も、当日体調が悪いなどにより対面講義の受講を希望されない場合は、ご自由にオンライン受講に切り替えていただいて構いません。
〇オンライン受講学生の方は授業アーカイブを視聴してください。去年、今年のいずれのものをお使いいただいても構いません。去年のものを視聴する場合、締め切りなどの案内があれば、去年の日時のものですので無視してください。
〇教員からオンライン受講したかどうかを確認する方法がありませんので、講義動画を視聴したかどうかは成績に全く影響しません。
〇各回の学習評価は、最終レポートで行います。最終レポートの課題や提出方法はメールにて案内します。受講登録をしていただいた全員のメールアドレスにBCCで送付します。受講登録をしたのに連絡がない場合は教員に問い合わせてください。最初の連絡は6/14頃を予定しています。

問い合わせ先
n-kawaguchi@ms.naist.jp

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] 担当教員 テーマ 内容
1 6/3 [2] 柳田 健之 前期量子論と化学結合 前期量子論、周期配列、単位格⼦、面指数、簡単な結晶、結合の種類、イオン半径
2 6/6 [2] 柳田 健之 結晶による波の回折と逆格⼦ ブラッグの法則、エバルト球、逆格子ベクトル、指数、ラウエ関数、結晶構造因⼦、ブリルアンゾーン
3 6/7 [2] 柳田 健之 電子とフォノン エネルギー（振動数）と運動量（波数、波長）の分散関係、自由電子・光⼦・フォノン、固体の伝導電子、ドルーデモデル
4 6/8 [2] 柳田 健之 半導体のバンド バンド構造とバンド分散、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、還元ゾーン
5 6/9 [2] 河口 範明 半導体の吸収と発光 エネルギー保存・運動量保存、直接半導体、間接半導体、代表的な結晶のバンドギャップとバンド分散、励起子
6 6/10 [2] 河口 範明 半導体中の不純物と電気伝導 ドナー・アクセプター、移動度(有効質量、散乱時間)、電気伝導率、キャリア濃度の温度依存性、固有伝導、不純物伝導、ホール効果、pn接合の基礎
7 6/13 [2] 河口 範明 格子欠陥と転位 格子空孔、ショットキー欠陥、フレンケル欠陥、転位及び結晶成長、バーガースベクトル、転位密度、欠陥及び転位の半導体物性・デバイス特性への影響
8 6/14 [2] 河口 範明 非晶質 アモルファス半導体の短距離秩序・バンド構造、アンダーソン局在、ホッピング伝導、ダングリングボンド、水素化アモルファスシリコン、アモルファスセレン

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 6/3 2 E318（MS）
2 6/6 2 E318（MS）
3 6/7 2 E318（MS）
4 6/8 2 E318（MS）
5 6/9 2 E318（MS）
6 6/10 2 E318（MS）
7 6/13 2 E318（MS）
8 6/14 2 E318（MS）

テキスト・参考書

テキスト 特になし
参考書 ・C. Kittel 著、キッテル固体物理入門、丸善
・小長井 誠 著、半導体物性、培風館
・高橋 清 著、半導体工学、森北出版株式会社
・応用物理学会 編、応用物理ハンドブック、丸善

その他

履修条件 「可」の成績を目指す場合は、特になし。「秀」「優」の成績を目指す場合は、「微分方程式」「ベクトル解析」「線形代数」「電磁気学」「量子力学」「統計力学」を履修していることが望ましい。
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。
・授業時間中に行われる演習と最終レポートによって評価される。全講義に共通するルールにより、8回中欠席3回以上の場合は「不可」となり、履修人数が20人を上回る場合は「秀」「優」の割合は全体の30%程度までが目安になる。
・現代固体物理が物質工学を専門とする学生に向けた理学寄りの内容なのに対し、現代半導体物性は、生物・情報系学生、物質工学の専門外の学生にも配慮した工学寄りの平易な内容となるよう設計されているが、成績評価に関係する演習やレポートにおいては、高校範囲の数学・物理学の完全な理解、大学教養レベルの数学 (主に微分方程式、線形代数、ベクトル解析)や物理学 (統計力学、電磁気学、初等量子力学)を使いこなせることが前提となる。
関連科目 特になし
関連学位 工学
注意事項 授業時間中に行われる演習で使用するため、関数電卓を準備しておくことが望ましい。

授業関連URL



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配布資料



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