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授業科目

基礎電子物性工学
Fundamentals of Solid State Physics for Electronics

担当者

教授   山口 栄雄
前 金3/金4

単位

2

到達目標

固体中の電子物性に関する初歩的概念を受講生が修得することを目標とする。具体的には、気体モデルから始まり、エネルギー準位の概念、井戸型ポテンシャルを用いたエネルギー準位、フェルミ準位、フェルミ統計を踏まえ、金属、絶縁体、半導体の区別を学生が考えながら理解できることを目指す。さらに、数学的準備を経て、シュレーディンガー方程式やエネルギーバンドの理解を目標とする。

授業内容

われわれの生活にエレクトロニクスは不可欠であり、身の回りの電子機器類は多数の固体電子デバイスで構成されている。しかし、そのほとんどは普段目にすることがないものばかりである。この講義では、見逃しがちであるが、極めて重要な目に見えない極微の世界に注目し、エレクトロニクスを感覚的に理解するための導入部として位置づけ学習する。

授業計画

各回の講義内容は次のように予定しているが、時間の関係で前後する場合もある。
予習として、事前にポイントを挙げるので、それについて調べてくることが不可欠である。
復習として、講義時に示した内容を更に自分なりにまとめてみることが大切である。 

1.ガイダンス/電気伝導の入門
    シラバスの記載事項についての確認/金属の電気伝導
 2.気体モデル
    モデルの概念
 3.エネルギー準位
    孤立原子内の電子
 4.井戸型ポテンシャル
    簡単な波動力学モデル
 5.フェルミ球とフェルミ準位
    フェルミ球による考察
 6.固体の分類
    金属、絶縁体、半導体
 7.自由電子の熱的性質
    フェルミ統計
 8.前半の復習
    1~7の復習
 9.数学的準備
    微分方程式の理解と演習
10.数学的準備
    複素関数の理解と演習
11.数学的準備
    フーリエ変換の理解と演習
12.シュレーディンガー方程式の初歩
    ポテンシャル場と波動関数
13.エネルギーバンド
    半導体のエネルギーバンド
14.ここまでに実施した内容を概観し、重要点を列挙する。

授業運営

学生の予習および復習にも利用できるように演習問題を配布する。

評価方法

定期試験のみによって評価する。

オフィスアワー

毎週金曜日12:40~13:20
Email:yamags18@kanagawa-u.ac.jp

参考書

C.Kittel『固体物理学入門』第七版[ 丸善書店]
P.A.Cox『固体の電子構造と化学』[ 技報堂出版]
B.R.Jennings『触れ合う原子』[ 丸善書店]

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