2025年度 (最新) 学院等開講科目工学院電気電子系電気電子コース

ナノ材料電子

開講元: 電気電子コース
担当教員: 宮島晋介 / ファムナムハイ / 間中孝彰
授業形態: 講義
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室)
クラス: -
科目コード: EEE.D571
単位数: 200
開講時期: 2025年度
開講クォーター: 3Q
シラバス更新日: 2025年3月19日
使用言語: 英語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

本講義では磁性体及び半導体，誘電体の基礎を，物質の磁性と誘電性に関するマクロな取扱いと量子力学を基礎とする電子状態理論やバンド理論などのミクロな取扱いから学ぶ。磁性体材料および誘電体材料については，磁化および分極がどのような現象であるかを学び，関連の材料とその応用についての理解を深める。半導体材料については，デバイスの基本要素であるpn接合の物理と電気特性の基礎的理解を深める。
　磁性体，半導体及び誘電体といった各種電子材料は電子デバイスを作製する上で欠かせない。磁性体や半導体といった個々の材料ではなく，全ての材料を系統的に扱うことで，それぞれの相違点を浮き彫りにし，最適なデバイス応用を考える機会としたい。また，多様な材料における電気現象について興味を持ってほしい。

到達目標

到達目標
本講義を履修することによって次の能力を修得する。
１）気体・固体の誘電率，誘電分散について説明できる。
２）誘電体の電気伝導について説明できる。
３）磁化と磁気モーメントについて説明できる。
４）磁性材料とその応用について実例を挙げて説明できる。
５）半導体のエネルギーバンドについて説明できる。
６）pn接合の電流電圧特性について説明できる。

キーワード

分極，誘電率，誘電分散，強誘電体，磁化，磁気モーメント，強磁性，スピントロニクス，エネルギーバンド，pn接合，ドリフトと拡散

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

最新の話題を取り上げながら，分野外の受講生にも理解できるように基礎から説明をします。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	誘電体材料とその応用	誘電体の応用例，典型的誘電体材料の性質
第2回	誘電分極	分極の種類，Maxwell-Wagner効果
第3回	気体・固体の誘電率	誘電率の微視的起源の理解，ローレンツの内部電界など
第4回	誘電分極の周波数特性と複素誘電率	振動電場に対する誘電応答を導出
第5回	強誘電体と相転移	強誘電体・反強誘電体について基礎を理解，圧電現象，相転移の現象論
第6回	誘電体の電気伝導	金属からの電荷注入，ホッピング伝導，空間電荷制限電流
第7回	磁性材料とその応用	磁性体の応用例，典型的な磁性体材料の性質
第8回	磁化と磁気モーメント	磁性の微視的起源
第9回	常磁性, 反強磁性，強磁性	キュリーの法則，金属の常磁性，反強磁性体，強磁性体
第10回	スピントロニクス	スピントロニクスの基礎と応用
第11回	固体のバンド構造	量子力学の基礎，周期構造中の電子，有効質量
第12回	ドリフトと拡散，再結合	電子濃度・正孔濃度，移動度，ドーピング
第13回	pn接合，金属半導体接合	pn接合のバンド構造，接合容量，整流特性
第14回	半導体の応用	論文を取り上げ内容を議論

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

特に指定しない。講義ノートはScience Tokyo LMSから取得可能。

参考書、講義資料等

C. Kittel, “Introduction to Solid State Physics,'' John Wiley & Sons, Inc.

成績評価の方法及び基準

レポートによって評価。

履修の条件・注意事項

東工大－清華大合同プログラムの学生であること。