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授業の目標
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今日のエレクトロニクスを支える集積回路は、半導体の性質を巧みに利用したトランジスタ等の動作によって実現されている。これらの動作原理を理解してさらなる高性能化を目指すためには、材料の電気的性質、特に固体中の電子の挙動を正しく把握しなくてはならない。そこでまず初めに、結晶の性質そして半導体のバンド理論について詳しく学ぶ。また、最近重要となっている光デバイス応用を念頭に、半導体の光電効果そしてバンドギャップの重要性を学ぶ。さらに、誘電特性の基礎を学ぶと共に、半導体を利用した電子デバイスの動作原理との関係を理解する。
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到達目標
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結晶構造の基礎を説明できる。
エネルギーバンド構造と電気伝導性の関係を説明できる。
不純物ドーピングによるキャリヤ制御について説明できる。
pn接合の整流性についてエネルギーバンドモデルを用いて説明できる。
半導体の光電効果の特徴とバンドギャップの重要性を説明できる。
誘電特性の起源を理解し、物質による違いが表れる理由を説明できる。
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身につく能力
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＜全学ディプロマ・ポリシー＞
○【知識・理解・技術】
１．各専門分野の知識・技術を習得し、活用する力を身につけている
【教養・基礎的能力】
２．幅広い教養と、外国語能力、情報活用能力、コミュニケーション能力などの基礎的能力を身につけている
【態度・志向性】
３．多様な価値観を有する人々と倫理観・責任感をもって協働することができる
【態度・志向性】
４．時代の変化に主体的に対応するため継続的に学び、自律的に行動することができる
【問題発見・解決能力】
５．専門の知識・技術及び基礎的能力を統合し活用して、問題を発見し解決する能力を身につけている
【ｸﾞﾛｰｶﾙ・創造的思考力】
６．地域的・国際的視点をあわせもち、また、新たな価値を想像する力を身につけている
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授業の概要
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はじめに、結晶の基本を学ぶ。次に、エネルギーバンド構造を中心に物質中の電子の振る舞いを学びながら半導体の重要性を理解する。さらに、誘電特性の基礎を学ぶと共に、半導体を利用したデバイス応用の可能性を理解する。
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授業の計画
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１.電子デバイス発展の歴史と半導体の重要性
2.固体の結晶構造
3.電気伝導
4.量子力学の基礎
5.自由電子モデル
6.固体のエネルギーバンド理論
7.半導体のキャリヤ制御
8.ホール効果
9.ｐｎ接合の基礎
10.半導体の光電効果
11.光センサと太陽電池
12.発光素子とバンドギャップ制御
13.ワイドバンドギャップ半導体
14.物質の誘電的特性
15.電子分極と誘電分散
16.定期試験
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授業時間外学修の指示
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授業で課された課題を丁寧に自習し、レポートを必ず提出する。
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成績評価の方法
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おおむね、レポート30％、期末試験70％とし出席状況も加味して総合的に評価する。
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テキスト・参考書等
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テキスト：松澤他『電子物性』森北出版 税抜2,300円
ISBN:978-4-627-77202-1
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履修上の留意点
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資料
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備考
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