Course Objectives
１．半導体の主な結晶構造について理解できる。
２．導電体と半導体材料の電気伝導機構の違いについて説明できる。
３．pn接合について理解できる。
Rubric
| 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 | 共有結合や金属結合等の結合様式を説明でき、共有結合における充填率や原子間結合距離、原子置換に伴う格子定数の変化等を説明することができる。 | 共有結合や金属結合等の結晶様式の違いや結晶学的な違いを説明できる。 | 半導体材料と金属材料等でのそれぞれ結晶構造の違いが理解できない。 |
| 評価項目2 | 物質による電気伝導機構の違いをハンド構造図を使って説明でき、半導体でのキャリア密度の計算や電流密度、有効状態密度等の計算ができる。 | 導電体と半導体の電気伝導機構の違いをハンド構造図を使って説明できる。 | 導電体と半導体の電気伝導機構の違いが理解できない。 |
| 評価項目3 | pn接合型半導体のバンド構造図を記述することができ、キャリア移動やIV特性、空乏層等の計算ができる。 | pn接合型半導体についてキャリア移動やIV特性について説明することができる。 | p型とn型半導体の違いが理解できない。 |
Assigned Department Objectives
Teaching Method
Outline:
近年の情報伝達や機械制御等の工業技術を支えているコンピュータやエレクトロニクスの発展は、半導体材料の機能的物性を基礎としている。本講義では、半導体材料の基礎的性質から最近の技術について学習する。
実務経験のある教員による授業科目：この科目は企業で半導体材料の研究開発を担当していた教員を中心に、その経験を活かして現場での技術の事例を含めた半導体材料の基礎から応用に関する授業を行うものである。
Style:
プリントを適宜配布しながら講義を実施する。途中、英文の課題レポート提出を課す。
他の学生に迷惑がかかるような学習態度が見られる場合は途中退席を命じる。
講義において不明な点は授業の妨げにならない程度でその都度質問に応じる。
講義内容は電気・電子材料の固体物性を基本とするため、物理学の復習や授業内容の復習を欠かさないことを推奨する。課題遂行状況に応じて中間試験実施の有無を決定する。
オフィスアワー：電子メール等によって事前に日時を打ち合わせること。
Notice:
到達目標に記載した項目の内容に関する基礎的な理解度とその基本的活用度を評価基準とする。
成績評価は中間試験50%、期末試験50%とし、中間試験を実施しなかった場合は期末試験100%とし、60点以上を合格とする。
再試験は必要に応じて実施する。
新型コロナ感染症拡大防止により試験が実施できなかった場合は授業中に課した課題を総合評価に取り入れ、配分については授業で周知する。
本科目は学修単位であるため，授業時間以外での学修が必要であり，レポートの提出が必須である。
講義中に出てくる専門用語が理解できるように予習・復習すること。
Characteristics of Class / Division in Learning
Course Plan
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Theme |
Goals |
| 1st Semester |
| 1st Quarter |
| 1st |
結晶学の基礎と応用 |
半導体材料と金属材料の違いについて理解できる。
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| 2nd |
結晶学の基礎と応用2 |
半導体の種類とそれぞれの結晶構造の違いや充填率、結晶学的方位関係や面方位について理解できる。
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| 3rd |
半導体材料の結晶構造の特徴 |
ダイヤモンド型、せん亜鉛鉱型やWurtzite構造の違いや特徴が説明できる。
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| 4th |
半導体の種類と結晶製造方法 |
CZ法やMBE法等の各種半導体作製方法について説明することができる。目的キャリア密度を持つ半導体作製に必要な不純物量の計算ができる。
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| 5th |
半導体結晶の製造方法２ |
CZ法によるドーパント分布の計算ができる。
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| 6th |
結晶中での電子エネルギー状態 |
量子条件から電子のエネルギー状態および軌道半径を導出し、説明できる。
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| 7th |
確認試験（中間試験） |
これまでの内容について説明ならびに計算することができる。
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| 8th |
結晶中でのエネルギーバンド構造 |
各種物質のエネルギーバンド構造図が理解できる。
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| 2nd Quarter |
| 9th |
占有確率とエネルギー状態密度 |
有限温度における半導体材料のキャリアに関する有効状態密度、キャリア密度ならびに移動度等の電気伝導説明に必要な項目の説明ならびに計算ができる。
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| 10th |
半導体の電子分布 |
キャリア密度のnp積一定則が理解でき、キャリア密度の温度依存性を計算することができる。
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| 11th |
不純物半導体のエネルギーバンドとフェルミ準位 |
真性と不純物半導体のバンド構造図の違いを説明することができ、フェルミエネルギーの温度依存性について説明することができる。
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| 12th |
電界内および磁界内におけるキャリヤの運動 |
ホール効果について説明ならびに計算することができ、アインシュタインの関係式を使ったキャリア移動度と密度の計算をすることができる。
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| 13th |
pn接合 |
pn接合型半導体のIV特性ならびに空乏層の説明や関連する項目の計算を行うことができる。
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| 14th |
電子デバイスの基礎 |
デバイス構造の基本的事項が説明できる。
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| 15th |
試験問題内容に関する理解度の再確認 |
定期試験で実施した項目や内容について説明できる。
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| 16th |
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Evaluation Method and Weight (%)
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | Total |
| Subtotal | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 40 |
| 専門的能力 | 60 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 60 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |