【授業の目的】
本講義では，半導体デバイスの動作原理や特性を理解するために必要である基礎的な物理・物性に関して講義する．量子力学（シュレディンガー方程式、近似法，フェルミの黄金律など）から始め，半導体物性で重要なバンド理論について説明する．また，バンド理論を基にしてバンド間で生じるキャリアの遷移に関して説明する．最後に，半導体デバイスでよく導入される混晶半導体を用いたヘテロ接合や量子構造に関して紹介する．
【授業の到達目標】
・量子力学の基本方程式であるシュレディンガー方程式を理解し，近似法を用いた計算ができる．
・半導体物性で重要なバンド構造について説明できる．
・半導体内のキャリアの遷移過程をフェルミの黄金律を用いて説明できる．
・混晶半導体を用いた量子構造の基礎物性を理解する．
【授業概要（キーワード）】
シュレディンガー方程式，摂動論，変分法，バンド理論，フェルミの黄金律，遷移確率，混晶半導体，ヘテロ構造，量子井戸，量子細線，量子ドット
【科目の位置付け】
電気電子工学専攻の授業科目群の基礎分野に位置する．
半導体工学，電子物性，量子物性などの応用分野である．
【授業計画】
・授業の方法
基本的に板書方式で進め，適宜プリント配布して補足説明をする．
大きなテーマごとに理解を深めるためのレポートを課す．
・日程
第１回：量子力学の導入
第２回：シュレディンガー方程式
第３回：近似法１（摂動論）
第４回：近似法２（変分法）
第５回：フェルミの黄金律
第６回：半導体物性の基礎
第７回：バンド理論１（ほとんど自由な電子の近似）
第８回：バンド理論２（強束縛近似）
第９回：バンド間の遷移確率
第１０回：光と半導体の相互作用
第１１回：混晶半導体の基礎物性
第１２回：半導体ヘテロ接合
第１３回：量子井戸
第１４回：量子細線・量子ドット
第１５回：期末試験
【学習の方法】
・受講のあり方
授業中はできるだけ式の意味や現象の定性的な理解をするように心がけること．
・授業時間外学習へのアドバイス
内容が専門的であるので，授業前に半導体工学，電子物性，量子物性などの基礎事項ついて復習しておくことが望ましい．
授業後にノートの数式を参考書を用いながらフォローするのが望ましい．
【成績の評価】
・基準
レポート（30点）と期末試験（70点）の合計100点満点として評価し，60点以上を合格とする．
・方法
レポート（10点×3回）と期末試験（70点満点）の合計100点満点で採点する．
60点以上を合格とする．
【テキスト・参考書】
半導体の物理（御子柴宣夫著，培風館），低次元半導体の物理（J.H.デイヴィス著，樺沢宇紀訳，シュプリンガー・ジャパン），新版 量子論の基礎（清水明著，サイエンス社）
【その他】
・学生へのメッセージ
半導体デバイスの研究を行う上で半導体物性の理解は必要不可欠である．本講義の内容が幅広く半導体デバイスに応用されており，いかに実生活に浸透しているかを理解してほしい．
・オフィス・アワー
部屋：9号館404号室．
時間については最初の講義のときに連絡する．
|