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年度 2022年度 開講部局 工学部
講義コード K6226020 科目区分 専門教育科目
授業科目名 固体電子工学
授業科目名
(フリガナ)
コタイデンシコウガク
英文授業科目名 Solid State Physics
担当教員名 西田 宗弘
担当教員名
(フリガナ)
ニシダ ムネヒロ
開講キャンパス 東広島 開設期 2年次生   後期   4ターム
曜日・時限・講義室 (4T) 火3-4,水1-2:工103
授業の方法 講義 授業の方法
【詳細情報】
 
対面とオンラインのハイブリッド型 
単位 2.0 週時間   使用言語 J : 日本語
学習の段階 3 : 中級レベル
学問分野(分野) 25 : 理工学
学問分野(分科) 12 : 電子工学
対象学生 第2類3年次以上
授業のキーワード 自由電子、強束縛電子、状態密度、エネルギーバンド、フェルミ分布、半導体 
教職専門科目   教科専門科目  
プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
第二類専門科目の中で専門細目分野「集積システム」に属し,基礎的な科目で学習した内容を用いて,専門的な技術に関する知識や理解を深める。
 
到達度評価
の評価項目
電子システムプログラム
(能力・技能)
・電子システム分野の基礎となる概念,知識および手法 
授業の目標・概要等 高度の電子・情報・通信システムの実現には半導体デバイス等の固体デバイスが不可欠である。この講義では、電子デバイスに応用する視点から、固体の電子状態の基礎を学ぶことを目的とする。
なお,「知識・理解」,「能力・技能」の評価項目は,下記のとおりである。
電気・電子・システム・情報の各分野において必要とされる基礎知識の習得と理解。
 
授業計画 第1回 結晶構造と周期性---格子,基本単位胞,格子ベクトル
第2回 結晶構想と周期性,k空間と逆格子---結晶の方位と面,平面波と波数,フーリエ級数
第3回 k空間と逆格子---逆格子ベクトル,ブリュアン域,ブラッグ反射,結晶による回折
第4回 k空間と逆格子,量子力学---ブロッホ波数,粒子と波の二重性,シュレーディンガー方程式
第5回 量子力学,固体の結合---固有値と固有関数,原子の電子状態,分子結合
第6回 固体の結合,自由電子論---共有結合,金属結合,自由電子モデル,箱の中の電子状態
第7回 自由電子論---パウリの排他律,フェルミ面,状態密度,フェルミ分布関数
第8回 自由電子論,エネルギーバンド---自由電子ガスの基本性質,バンドとバンドギャップ,ブロッホの定理
第9回 エネルギーバンド---空格子バンド,準自由電子近似
第10回 エネルギーバンド---強束縛モデル
第11回 バンド理論の応用---金属と絶縁体,ブロッホ状態の電子の速度
第12回 バンド理論の応用---k空間での運動,有効質量,結晶運動量
第13回 バンド理論の応用,電気伝導---ブロッホ振動,正孔
第14回 電気伝導,半導体の物理---ドルーデ理論,ホール効果,k空間での電気伝導,半導体のバンド構造
第15回 半導体の物理---電子と正孔のエネルギー分布,真性半導体,不純物半導体

毎回小テスト(レポート)を実施。中間試験、期末試験。 
教科書・参考書等 教科書
岡崎誠「固体物理学 ー工学のためにー」裳華房
参考図書
矢口裕之「初歩から学ぶ固体物理学」講談社
黒沢達美「物性論 ー固体を中心としたー」裳華房 
授業で使用する
メディア・機器等
 
【詳細情報】 講義形式(講義中心;ppt使用),配付資料.授業中にオンライン小テストを実施するのでPCを持参してください. 
授業で取り入れる
学習手法
 
予習・復習への
アドバイス
毎回講義内容に沿った小テストを行うので,それらを自力で解けるようになることを
目標に,必ず復習を行って下さい.
教科書の該当ページを以下に示すので,事前に目を通しておくと理解に役立ちます.

第1回 p.1-13
第2回 p.15-18
第3回 p.18-21, 25-27
第4回 p.22-24, 28-31
第5回 p.32-34, 40-43, 53-58
第6回 p.62-66, 99-102
第7回 p.102-108
第8回 p.108-115
第9回 p.116-124
第10回 p.129-135
第11回 p.136-140
第12回 p.140-143
第13回 p.143-151
第14回 p.152-163, 209-211
第15回 p.211-216
 
履修上の注意
受講条件等
原則としてすべての授業に出席すること。 
成績評価の基準等 小テスト(40%),中間レポート(30%),期末試験(30%)により評価し60%以上を合格とする. 
実務経験  
実務経験の概要と
それに基づく授業内容
 
メッセージ  
その他   
すべての授業科目において,授業改善アンケートを実施していますので,回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており,今後の改善につなげていきます。 
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