半導体物理

Semiconductor Physics

9984075

84PHCMP307

三浦　薫

Kaoru Miura

2026年度後期

2026年度

②Second semester

水曜5限

5th Period, Wednesday

先進工学部　物理工学科

Department of Applied Physics, Faculty of Advanced Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

半導体材料・デバイスをそれぞれ個別に捉えるのではなく、統⼀的に理解するための礎として、半導体物理の基礎を身につける。

本学科のディプロマ・ポリシーに則り、半導体の物理を根本から理解し、半導体デバイスの理解・応⽤へと繋げる⼒を養う。
1, 2年次に学んだ力学、電磁気学、熱・統計力学、量子力学などの物理学の知識を基に、半導体の物性および半導体デバイスの動作原理について理解する。

半導体の物理的な性質を微視・巨視の両視点から理解し、半導体材料の物性制御や半導体デバイスの設計に活用することができるようになる。

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

これまでに学んだ力学、電磁気学、熱・統計力学、量子力学の講義内容を理解していること。固体物理Bを受講しておくことで、理解をより深めることができる。

授業についての最新情報はLETUSに掲載されるので、定期的にLETUSを確認すること。

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予習として、これまでに学んだ力学、電磁気学、熱・統計力学、量子力学の講義内容を確認しておくこと。
講義終了後は、次回の講義までに復習をおこなうこと。

10回以上の出席を前提とし、講義時間中に課すレポート30点および到達度評価の結果70点の計100点で評価する。ただし、レポート課題等の出題状況に応じて配点を変更する場合がある。

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

Y

古澤伸一著「入門 半導体デバイス」 (森北出版、2020)
＃教科書および参考書の位置付けは、第1回講義にて説明する。購入をする際は、第1回講義の終了後におこなうこと

教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

G. Burn著、長尾辰哉・米沢富美子・沢田昭勝・小島誠治・中村輝太郎共訳 「固体の電子論バーンズ固体物理学」（東海大学出版部、1991）
上村洸・中尾憲司共著 「新物理学シリーズ 電子物性論—物性物理・物質科学のための」（培風館、1995）

1. 序論
本講義の進め方や半導体物理から学ぶべきことなどについて理解する。
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2. 半導体物理に必要な固体物理
半導体物理の理解に必要な固体物理の知見を整理し、それらの内容を理解できるようになる。

3. 一次元のバンド構造
一次元結晶のバンド構造を導出し、バンドギャップがどのように発生するかを理解することができる。

4. 三次元のバンド構造
一次元バンド構造の知見を三次元バンド構造へ拡張する方法を理解できるようになる。

5. 半導体物理に必要な統計力学
半導体物理に必要な統計力学を整理し、状態の数や状態密度を理解できるようになる。

6. 半導体の電気伝導
半導体内部におけるドリフト電流および拡散電流を理解し、移動度と拡散定数を繋ぐアインシュタインの関係式を導出できるようになる。
バンド理論に基づき、半導体におけるホール、有効質量の概念を理解することができる。

7. 真性半導体、p型＆n型半導体
ドナー・アクセプタのドーピングが半導体に及ぼす影響について理解できる。
p型半導体、n型半導体のキャリア密度とその温度依存性、フェルミ準位 (化学ポテンシャル)、状態密度を理解できるようになる。
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8. pn接合の基礎
pn接合の性質、空乏層の発生、pn接合のバンド構造およびダイオード特性を理解できるようになる。

9. pn接合とダイオード特性
pn接合における順・逆バイアス状態の電流電圧特性を理解できるようになる。
バイアス印加時における空乏層、電流電荷密度の分布、静電容量および拡散容量の計算法を理解できるようになる。

10. 金属/半導体接合
仕事関数と電子親和力との関係、金属/半導体接触におけるオーミック接触およびショットキー接触とバンド構造、および金属/半導体の電流電圧特性を理解する。

11. 金属/絶縁体/半導体 (MOS)構造
蓄積、空乏、反転の概念を理解し、MOS構造の蓄積電荷及び容量を計算することができるようになる。

12. MOSトランジスタの特性
MOSトランジスタの構造や動作原理を理解し、電流電圧特性を導出できるようになる。

13. 半導体メモリの概要
MOSトランジスタを適用した種々の半導体メモリの概要と動作原理を理解できるようになる。

14. 半導体集積回路と製造プロセス
半導体集積回路の概要とその製造プロセスの基礎を理解出来るようになる。

15. 到達度評価
到達度評価のための試験をおこなう。試験後に重要なポイントについての解説もおこなう。

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本講義は、4月のシラバス公開時の内容から下記の点が変更となった（2026年7月）：

曜日、時限：　火曜3限 ⇒ 水曜5限
担当教員：　木下健太郎 ⇒ 三浦薫

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