授業科目名	電子物性基礎及び実習
時間割番号	UEE206
担当教員名	橋本　一成
開講学期・曜日・時限	前期・月・III-1-IV-1	単位数	3
＜対象学生＞
工学科２年次以上
＜授業の目的＞
現代社会を支える電子デバイスは、半導体と呼ばれる一群の物質の電気的特性を巧妙に利用することで有用な機能を発揮しており、その原理および特性の理解には固体材料中の電子の振る舞いの理解が不可欠である。本講義では、固体中の電子状態を記述する量子力学と、膨大な数の電子の集団運動によって生じる物質のマクロな性質を記述する統計力学の基礎を学び、半導体の基礎的な性質と、それを利用した電子デバイスの動作原理の基礎を理解することを目的とする。
＜本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー＞（能力・資質）
工学部>工学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質） 説明   工-A 専門 ②専門的知識 専門分野の基礎的知識を体系的に理解して説明 ◎
＜到達目標＞  到達目標とは
目標NO 説明 コンピテンシーとの対応 工学 1 金属電子の古典的な取り扱いとその限界について説明できる 工-A 2 固体中の電子状態、特にエネルギーバンドについて量子力学に基づいて説明できる 工-A 3 導体、半導体、誘電体の違いを固体中の電子状態の観点から説明できる 工-A 4 固体中のキャリア密度を計算できる 工-A 5 pn接合の整流効果について説明できる 工-A
＜成績評価の方法＞
目標No 割合 評価の観点 1 20% 目標No1の達成度をレポートおよび中間テストによって評価する 2 20% 目標No2の達成度をレポートおよび中間テストによって評価する 3 20% 目標No3の達成度をレポートおよび中間テストによって評価する 4 20% 目標No4の達成度をレポートおよび期末テストによって評価する 5 20% 目標No5の達成度をレポートおよび期末テストによって評価する 合計 100%
＜授業の方法＞
対面による講義とグループによる演習を主とする。演習の成果についてレポートを課す。
＜受講に際して・学生へのメッセージ＞
(未登録)
＜テキスト＞
塩見雄毅著, 新・物性物理入門, 朝倉書店, ISBN:9784254131499, (2023年出版)
＜参考書＞
竹内淳著, 高校数学でわかる半導体の原理 : 電子の動きを知って理解しよう, 講談社, ISBN:9784062575454, (2007年出版 ブルーバックス, B-1545) 竹内淳著, 高校数学でわかるシュレディンガー方程式 : 量子力学を学びたい人、ほんとうに理解したい人へ, 講談社, ISBN:9784062574709, (2005年出版 ブルーバックス, B-1470)
＜授業計画の概要＞
1 タイトル 半導体電子デバイスの概要 事前学習 事後学習 事前学習：半導体トランジスタの発明の経緯について調べてくる 事後学習：講義の学習内容についてレポートに取り組む 授業内容 半導体トランジスタの発明に至る歴史的経緯の解説を通じて、半導体電子デバイスの動作原理の理解に必要な知識を確認する 2 タイトル 金属電子の古典論１ 事前学習 事後学習 事前学習：補足資料および教科書の該当箇所を読んでくる 事後学習：講義の学習内容についてレポートに取り組む 授業内容 ドルーデ理論、金属の電気伝導 3 タイトル 金属電子の古典論２ 事前学習 事後学習 事前学習：補足資料および教科書の該当箇所を読んでくる 事後学習：講義の学習内容についてレポートに取り組む 授業内容 金属の熱伝導、金属の光学応答 4 タイトル 量子力学の基礎１ 事前学習 事後学習 事前学習：補足資料および教科書の該当箇所を読んでくる 事後学習：講義の学習内容についてレポートに取り組む 授業内容 粒子と波動の２重性、電子の２重スリット実験、波動関数 5 タイトル 量子力学の基礎２ 事前学習 事後学習 事前学習：補足資料および教科書の該当箇所を読んでくる 事後学習：講義の学習内容についてレポートに取り組む 授業内容 シュレディンガー方程式、確率解釈と物理量の期待値、不確定性関係 6 タイトル 量子力学の基礎３ 事前学習 事後学習 事前学習：補足資料および教科書の該当箇所を読んでくる 事後学習：講義の学習内容についてレポートに取り組む 授業内容 井戸型ポテンシャル 7 タイトル エネルギーバンド 事前学習 事後学習 事前学習：補足資料および教科書の該当箇所を読んでくる 事後学習：講義の学習内容についてレポートに取り組む 授業内容 周期ポテンシャル中の電子状態、エネルギーバンド 8 タイトル 導体、半導体、誘電体 事前学習 事後学習 事前学習：補足資料および教科書の該当箇所を読んでくる 事後学習：講義の学習内容についてレポートに取り組む 授業内容 エネルギーバンドの復習、バンドギャップ、導体・半導体・誘電体 9 タイトル 中間テスト 事前学習 事後学習 事前学習：第8回までの内容を復習する 事後学習：中間試験の復習を行う 授業内容 中間テスト 10 タイトル 統計力学の基礎１ 事前学習 事後学習 事前学習：補足資料および教科書の該当箇所を読んでくる 事後学習：講義の学習内容についてレポートに取り組む 授業内容 状態密度、フェルミ粒子 11 タイトル 統計力学の基礎２ 事前学習 事後学習 事前学習：補足資料および教科書の該当箇所を読んでくる 事後学習：講義の学習内容についてレポートに取り組む 授業内容 フェルミ分布関数 12 タイトル キャリア密度 事前学習 事後学習 事前学習：補足資料および教科書の該当箇所を読んでくる 事後学習：講義の学習内容についてレポートに取り組む 授業内容 キャリア密度の計算方法 13 タイトル p型半導体とn型半導体 事前学習 事後学習 事前学習：補足資料および教科書の該当箇所を読んでくる 事後学習：講義の学習内容についてレポートに取り組む 授業内容 p型半導体、n型半導体 14 タイトル pn接合と整流効果 事前学習 事後学習 事前学習：補足資料および教科書の該当箇所を読んでくる 事後学習：講義の学習内容についてレポートに取り組む 授業内容 pn接合、整流効果 15 タイトル 期末テスト 事前学習 事後学習 事前学習：第10回から第14回までの内容を復習する 事後学習：期末試験の復習を行う 授業内容 期末テスト 16 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 17 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 18 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 19 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 20 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 21 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 22 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 23 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 24 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 25 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 26 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 27 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 28 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 29 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 30 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容
＜前年度授業に対する改善要望等への対応＞
新規開講科目のため該当なし
＜備考＞
(未登録)