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現在位置: ホーム ja シラバス(2020年度) 工学部 物理工学科 固体電子論(材)

固体電子論(材)

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科目ナンバリング
  • U-ENG25 35121 LJ75
開講年度・開講期 2020・前期
単位数 2 単位
授業形態 講義
対象学生 学部生
使用言語 日本語
曜時限 火1
教員
  • 黒川 修(工学研究科 准教授)
授業の概要・目的 固体の電子論とその応用について講義する.まずはじめに,エネルギーバンドの概念,バンド理論の基礎を復習する.次にバンド構造を考えることで,金属,半導体など固体の電子的な性質が説明できることを述べる.続いて,半導体の物性をバンドの知識を踏まえて理解する.p-n 接合など実際の電子デバイスにおいて重要な構造の特性に関しても述べる.最後に,固体の周期的なポテンシャルが途切れた表面・界面での電子状態や欠陥の電子状態がどのようなものになるか説明する.
到達目標 固体中の電子を論じる際に重要ないくつかの概念(授業計画の項を参照)を理解する.金属および半導体のの電子物性のおおよそを理解する.
授業計画と内容 エネルギーバンド【第1回~第4回】
自由電子論の復習,周期ポテンシャルの影響,エネルギーギャップの発生,ブロッホの定理,1 次元のエネルギーバンド,還元ゾーン,拡張ゾーン,周期的ゾーン形式,逆格子とブリルアンゾーン.
金属のフェルミ面とバンド構造【第5回~第7回】
2,3 次元格子のフェルミ面とエネルギーバンド図,金属と絶縁体の区別,金属のバンド構造,リジッドバンドモデル,ヒュームロザリーの法則.
半導体【第8回~第11回】
電場中におけるブロッホ電子の運動,有効質量の概念,正孔の運動,フェルミ準位とキャリア密度,真性半導体,不純物半導体,pn 接合,キャリアの拡散,トランジスタの動作原理.
表面・界面・欠陥の電子状態【第12回~第14回】結晶表面の原子配列の記法,表面のバンド構造,仕事関数,表面電子状態
最近のトピックス【第15回】講義で学んだ内容に関連する最近の研究・技術の紹介.講義全体の復習と学習到達度の確認
成績評価の方法・観点 定期試験,平常点評価
履修要件 物理工学科開講の固体物理学の履修を前提とする
授業外学習(予習・復習)等 配布プリントの演習問題
教科書
  • 講義プリント配布
参考書等
  • キッテル:固体物理学入門 (上)(下), ( 丸善), ISBN: ISBN:9784621076538
  • 材料科学者のための固体電子論入門 , 志賀正幸, (内田老鶴圃), ISBN: ISBN:9784753655533