情報 電子材料 I 3年・通年・必修・履修2単位
担当教員 弥生 宗男 連絡先 
講義の概要 固体中の電子の振る舞いを利用した電子デバイスの基礎を学ぶ。前半では、電子材料工学の基盤となる物理について学び、後半では半導体デバイスと誘電体や磁性体などの電子物性を学ぶ。
到達目標 1.電子について、基本的な物理現象を説明できる。
2.半導体デバイスの動作を説明できる。
3.誘電体や磁性体の性質を説明できる。
日程授業項目理解すべき内容 理解度
(1~4)
前期 第1週 電子の性質 電子は質量と電荷量をもつ粒子であることを説明できる。  
第2週 電子材料を理解するための物理(1) 電子の運動を理解するために、速度や運動方程式などの力学の基礎を説明できる。  
第3週 電子材料を理解するための物理(2) 静電場中での電子運動などを理解するために、電磁気学の基礎を説明できる。  
第4週 電子材料を理解するための物理(3) 電子に作用する力とエネルギーの関係を説明できる。  
第5週 粒子性と波動性 光電効果をとおして、光の2重性や仕事関数などを説明でき、光電子のエネルギーや波長などを計算できる。  
第6週 水素原子とボーアの量子仮説 ボーアの量子仮説と水素原子内の電子状態などを説明できる。  
第7週 (中間試験)  
第8週 単原子内の電子状態 単原子内の電子状態と電子波を説明できる。  
第9週 結晶構造とエネルギーバンド構造 代表的な結晶構造、エネルギー・バンド構造、フェルミ・ディラック分布などを説明できる。  
第10週 金属、半導体、絶縁体 エネルギーバンド図から、金属、半導体、絶縁体の違いなどを説明できる。  
第11週 熱力学・統計力学の基礎 気体分子の運動と熱エネルギーを説明できる。  
第12週 金属の電気伝導(1) 金属中の電子の運動からオームの法則を導出し、導電率や移動度などの計算ができる。  
第13週 金属の電気伝導(2) 電子の散乱などを説明できる。  
第14週 電子放出 金属からの電子放出を説明できる。  
第15週 (期末試験)  
第16週 真性半導体 半導体の特徴や伝導電子・ホールの生成などを説明できる。  
後期 第1週 不純物半導体 不純物半導体について説明できる。  
第2週 半導体の電気伝導 ドリフト電流と拡散電流などを説明できる。  
第3週 pn接合 pn接合における、空乏層の形成過程を説明できる。  
第4週 pn接合の順方向特性 エネルギー・バンド図を用いてpn接合の順方向特性を説明できる。  
第5週 pn接合の逆方向特性 pn接合の逆方向特性とブレークダウンを説明できる。  
第6週 バイポーラトランジスタ エネルギー・バンド図を用いてバイポーラトランジスタの電気伝導を説明できる。。  
第7週 (中間試験)  
第8週 MOS構造 MOS構造、反転層の形成などを説明できる。  
第9週 MOSFET MOSFETの動作を説明できる。  
第10週 誘電体の電磁気学 電気双極子や比誘電率などを説明できる。  
第11週 電気分極 電子分極、イオン分極、配向分極を説明できる。  
第12週 強誘電体 強誘電体の特徴などを説明できる。  
第13週 磁性体の電磁気学 磁気モーメントや比透磁率などを説明できる。  
第14週 常磁性体と強磁性体 常磁性体と強磁性体の特徴などを説明できる。  
第15週 (期末試験)  
第16週 総復習  
学習教育目標 A,Bに対応 達成項目本科イ)、ロ)に対応 JABEE認定基準
教科書・参考書 教科書:岩本 光正 「基本を学ぶ 電気電子物性」オーム社
参考書:S.O.Kasap, Principles of Electronic Materials and Devices 2nd,McGraw-Hill
評価方法及び合格基準 成績の評価は、定期試験の成績で行い、平均の成績が60点以上の者を合格とする。
学生への
メッセージ
電子材料は、力学や電磁気学などの基礎物理学全般を基盤にしているので、これらをしっかりと習得すること。また数式で覚えるのではなく、物理的イメージを描き自分の言葉で理解できるように努力すること。A4版のノートを利用し、図を大きめに書くことや電卓を用意することを勧める。