科目ナンバー

SG-EL5-5C22

履修条件・関連科目等

必須ではないですが、「固体物理学」の初歩の知識があると理解はより容易でしょう。

授業で使用する言語

日本語

授業で使用する言語（その他の言語）

授業の概要

各種半導体デバイスの動作にかかわる半導体材料の基礎物性を、固体物理学に立脚しつつ、個々の半導体物質に言及しながら解説する。また、トランジスタ、LED、レーザー、ソーラーセルなどの電子および光デバイスについて、動作原理とそれらの動作特性を、物性応用の立場から解説する。またさらに、これらの半導体物性を実現させるための重要な結晶成長技術についてもふれる。

科目目的

学部で学んだ半導体に関する授業を元に、実際の社会的課題の認識と共に、対応できる力として一歩踏み込んだ内容を身に着けることを目的とする。半導体特論を学んだ力として、半導体物性物理やデバイス物理に関わる理論式を多用するが、解説が目的であり、追う力を身に着けて欲しい。

到達目標

半導体材料は、各種半導体デバイスの利用を通じて、今日の情報・エネルギーなどの先端技術を支えるきわめて有用で重要な材料である。これからも新しい半導体材料が研究開発され、それによって可能となるさまざまな革新技術が出現することだろう。本科目では関連分野で将来活躍しようとする人達に、半導体材料に関する基礎から応用までを見通す基本的な理解を提供する。

授業計画と内容

　第１回　Introduction：半導体材料と革新技術
　第２回　半導体的性質とバンド構造：どのような物質が半導体となるの？
　第３回　半導体中のキャリア：フェルミ準位と電子・正孔分布
　第４回　キャリアの輸送現象（１）：電気伝導度、移動度
　第５回　キャリアの輸送現象（２）：磁気抵抗、ホール効果、熱電効果
　第６回　半導体の光学的性質（１）：光吸収と反射
　第７回　半導体の光学的性質（２）：発光、LED、LD、光通信用デバイス
　第８回　超格子半導体の物性と応用：量子井戸、超格子、量子ドット
　第９回　接合の物理（１）：pn接合とショットキー接合
第１０回　接合の物理（２）：バイポーラトランジスタ
第１１回　接合の物理（３）：MIS接合
第１２回　接合の物理（４）：電界効果トランジスタ、IC
第１３回　半導体応用：太陽電池、非線形光学効果、パワー・高周波・その他
第１４回　半導体の結晶成長／最近のトピックス：バルク成長とエピタキシャル成長、最近のトピックス

授業時間外の学修の内容

指定したテキストやレジュメを事前に読み込むこと／授業終了後の課題提出

授業時間外の学修の内容（その他の内容等）

これまでに学んだ電磁気学、量子力学、統計熱力学、固体物理学などを適宜見返して理解を深めてほしい。

授業時間外の学修に必要な時間数／週

・毎週１回の授業が半期（前期または後期）または通年で完結するもの。１週間あたり４時間の学修を基本とします。
・毎週２回の授業が半期（前期または後期）で完結するもの。１週間あたり８時間の学修を基本とします。

成績評価の方法・基準

成績評価の方法・基準（備考）

課題や試験のフィードバック方法

授業時間内で講評・解説の時間を設ける

課題や試験のフィードバック方法（その他の内容等）

アクティブ・ラーニングの実施内容

実習、フィールドワーク

アクティブ・ラーニングの実施内容（その他の内容等）

授業時間中に、簡単な課題をやりながら、確認作業とともに進めていく。また、授業時間に余裕があれば、アンケートで集計した質問等について解説する。

授業におけるICTの活用方法

クリッカー

授業におけるICTの活用方法（その他の内容等）

実務経験のある教員による授業

はい

【実務経験有の場合】実務経験の内容

1997年4月～現在　国立研究開発法人　産業技術総合研究所（旧　通商産業省　工業技術院）勤務

【実務経験有の場合】実務経験に関連する授業内容

国策に基づく国家プロジェクト研究開発の策定と実施の経験を有する担当教員が、実務景観を踏まえて多角的な視点から、半導体物性工学について講義します。

テキスト・参考文献等

要点事項・説明図などを記載した講義資料を配布する。とくに教科書は指定しない。

その他特記事項

質問事項や相談事は下記アドレスへ。d.takeuchi@aist.go.jp

参考URL

なし