到達目標
箱の中の粒子、エネルギー分布則を理解し、半導体中のキャリヤ密度、フェルミ準位の計算ができる。また、半導体中のキャリヤ輸送について理解する。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 評価項目1 | 3次元の箱の中の粒子のシュレディンガー方程式を解ける。 | 1次元の箱の中の粒子のシュレディンガー方程式を解ける。 | 1次元の箱の中の粒子のシュレディンガー方程式を解けない。 |
| 評価項目2 | 半導体のキャリヤ密度について定量的に説明ができる。 | 半導体のキャリヤ密度について定性的に説明ができる。 | 半導体のキャリヤ密度について定性的に説明ができない。 |
| 評価項目3 | 半導体のキャリヤ輸送について定量的に説明ができる。 | 半導体のキャリヤ輸送について定性的に説明ができる。 | 半導体のキャリヤ輸送について定性的に説明ができない。 |
学科の到達目標項目との関係
準学士課程 2(2)
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準学士課程 2(3)
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JABEE B-2
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教育方法等
概要:
半導体工学では、電子工学で学んだ固体物理学を基礎として、量子力学・統計力学、半導体のキャリヤ密度、 半導体のキャリア輸送について学習する。
授業の進め方・方法:
授業方法は講義を中心とし、７回の課題の提出を求める。
注意点:
電子工学で学んだ固体物理学を基礎として授業を行う。バンド理論は全体を通じて繰り返し用いるため、これを十分に理解することが肝要である。不明な点がないよう各自しっかり復習し、わからなければ随時質問すること。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
箱の中の粒子１ |
1次元の箱の中の粒子のシュレディンガー方程式を解ける。
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| 2週 |
箱の中の粒子２ |
3次元の箱の中の粒子のシュレディンガー方程式を解ける。
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| 3週 |
原子の結合１ |
イオン結合、共有結合などの結合形式を理解できる。
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| 4週 |
原子の結合２ |
金属結合、水素結合などの結合形式を理解できる。
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| 5週 |
原子の結合３ |
様々な結晶構造の充てん率を計算できる。
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| 6週 |
結晶構造 |
ミラー指数を計算できる。
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| 7週 |
エネルギーバンドと状態密度 |
状態密度を計算できる。
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| 8週 |
統計力学１ |
エントロピーとエネルギー分布則を理解する。
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| 2ndQ |
| 9週 |
統計力学２ |
フェルミ・ディラック分布関数を導くことができる。
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| 10週 |
統計力学３ |
ボーズ・アインシュタイン分布関数を導くことができる。フェルミ準位とキャリヤ密度の関係を導くことができる。
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| 11週 |
キャリヤ密度とフェルミ準位１ |
状態密度とフェルミ・ディラック分布関数よりキャリヤ密度を導くことができる。
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| 12週 |
キャリヤ密度とフェルミ準位２ |
真性キャリヤ密度、真性フェルミ準位を計算できる。
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| 13週 |
半導体の電気伝導１ |
半導体でのキャリヤ密度、移動度とオームの法則を理解できる。
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| 14週 |
半導体の電気伝導２ |
キャリヤ連続の式を説明できる。
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| 15週 |
半導体の電気伝導３ |
キャリヤ連続の式の計算ができる。
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| 16週 |
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評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |