2024年度学院等開講科目物質理工学院材料系材料コース

半導体物性特論（材料）

開講元: 材料コース
担当教員: 真島豊 / 平松秀典
授業形態: 講義 (ライブ型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 火1-2 (J2-303(J234)) / 金1-2 (J2-303(J234))
クラス: -
科目コード: MAT.C404
単位数: 200
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 3Q
シラバス更新日: 2025年3月14日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

　材料研究者にとって必須な半導体理論を、しっかりとした物理基盤から、材料研究に必要な直観的な理解までを含めた講義を行う。そこで前半7回では、半導体の電子構造の基礎から、半導体のドーピング、フェルミ準位と統計分布関数からPN接合までを取り扱い、後半7回では、太陽電池、発光ダイオード、電界効果トランジスタなどの半導体デバイスの動作原理の理解を中心に取り扱う。
　本講義のねらいは、材料研究者が半導体材料の研究を進めるにあたり基盤となる、半導体の理論・デバイス・電子構造の素養を身につけることにある。

到達目標

【到達目標】　本講義を履修することによって、材料研究者として必須な半導体物性に関する考え方を身につけることができるようになることを到達目標とする。
【テーマ】　材料科学の立場から半導体物性・デバイス・半導体材料設計のエッセンスを概説する。半導体物性物理の詳細を学ぶよりもむしろ、物質科学・材料科学の視点から、身近な電子デバイスの動作原理、構造、評価方法が理解・習得させるよう心がける。そこで、履修に必要な他の関連科目の修得条件は特に設けない。

キーワード

半導体物性、半導体デバイス、新奇半導体創製

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

トピックスは毎回異なります。演習を行います。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	半導体の電子構造	半導体の電子構造について学ぶ
第2回	状態密度関数、フェルミ準位	状態密度関数とフェルミ準位について学ぶ
第3回	周期構造中の電子、有効質量	結晶中の電子の振る舞い、有効質量について学ぶ
第4回	ドーピング	半導体のドーピングについて学ぶ
第5回	ドリフトと拡散	電荷輸送機構としてのドリフトと拡散について学ぶ
第6回	少数キャリア連続の方程式	少数キャリア連続の方程式について学ぶ
第7回	PN接合	PN接合の成り立ちについて学ぶ
第8回	半導体デバイスの概要	半導体デバイスの概要について学ぶ
第9回	発光ダイオード	発光ダイオードについて学ぶ
第10回	フォトダイオード、太陽電池	フォトダイオード、太陽電池について学ぶ
第11回	バイポーラトランジスタ/電界効果型トランジスタ	バイポーラトランジスタ、電界効果型トランジスタについて学ぶ
第12回	光電子分光とその利用	光電子分光とその利用法について学ぶ
第13回	バンドラインナップの重要性	バンドラインナップについて学ぶ
第14回	半導体の材料設計 I	半導体の材料設計を学ぶ I
第15回	半導体の材料設計 II	半導体の材料設計を学ぶ II

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

以下の参考書のいずれかを参照のこと。

参考書、講義資料等

「半導体の電子物性工学」（裳華房）

成績評価の方法及び基準

半導体物性、デバイス、半導体材料設計に関する理解度を評価する。レポート(100%)で成績を評価する。

履修の条件・注意事項

履修条件は特に設けないが，関連する科目を履修していることが望ましい。