2021年 理工学部 シラバス - 電子工学科
設置情報
| 科目名 | 光・電子機能デバイス | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 電子工学科 | 学年 | 3年 |
| 担当者 | 塚本・岩田 | 履修期 | 後期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 火曜4 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | J24B |
| クラス | |||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | デバイス応用に向けた磁性体の理解と先端磁気デバイスの概観、光と物質の相互作用の理解に基づく光・電子機能デバイス概観を修得する。(塚本) 無機物、有機物に関するバンド構造、分子軌道の違いを理解すると共に、関連する物性概論を修得する。グラフェンの分子軌道を計算する。無機物・有機物デバイスの根本的な違いを理解する能力が身につく。(岩田) |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
[ハイブリッド型講義] パワーポイントを利用し、適時コンピュータを用いた解説や動画等も準備し講義を行う。(塚本) |
| 履修条件 | 「量子力学基礎」「基礎電子物性」「電子物性工学」「量子物性工学」「半導体デバイス工学」、特に「光・電子機能マテリアル」を履修および単位取得していることが望ましい。(岩田、塚本) |
授業計画
| 第1回 | 磁性体（１）磁気応用：磁性体とは、強磁性体、ヒステリシス曲線、熱磁気特性、磁気メモリ 【事前学習】強磁性体の概要を調査し、シラバスを元に講義全体の流れを捉える（120分） 【事後学習】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する（120分） |
|---|---|
| 第2回 | 磁性体（２）情報記録応用：記録デバイスの条件、2状態系、磁気異方性の利用 【事前学習】磁気記録の概要を調査し、不明な点を明確にする（120分） 【事後学習】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する（120分） |
| 第3回 | 磁性体（３）磁気センサ応用：ホール素子、磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗素子 【事前学習】磁気センサの概要を調査し、不明な点を明確にする（120分） 【事後学習】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する（120分） |
| 第4回 | 磁性体（４）スピントロニクスの基礎と磁気記録応用：トンネル磁気抵抗、磁気抵抗メモリ 【事前学習】スピントロニクスの概要を調査し、不明な点を明確にする（120分） 【事後学習】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する（120分） |
| 第5回 | 磁性体（５）磁気ダイナミクス応用：磁気共鳴、磁化歳差運動、高速磁気記録 【事前学習】磁気共鳴現象の概要を調査し、不明な点を明確にする（120分） 【事後学習】第1回から5回の講義範囲について，全体像をまとめ、復習する（120分） |
| 第6回 | 光と物質の相互作用（１）発光デバイス：白熱電球、蛍光灯 【事前学習】白熱電球の発光原理を調査し、不明な点を明確にする（120分） 【事後学習】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する（120分） |
| 第7回 | 光と物質の相互作用（２）発光デバイス：発光ダイオード（LED）、光学遷移、励起と緩和 【事前学習】発光ダイオードの原理概要を調査し、不明な点を明確にする（120分） 【事後学習】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する（120分） |
| 第8回 | 光と物質の相互作用（３）発光デバイス：半導体レーザー（LD）、自然放出、誘導放出 【事前学習】半導体レーザーの発光原理概要を調査し、不明な点を明確にする（120分） 【事後学習】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する（120分） |
| 第9回 | 光と物質の相互作用（４）レーザー：レーザー発振と光学励起、光増幅、レート方程式 【事前学習】レーザー発振の概要を調査し、不明な点を明確にする（120分） 【事後学習】講義を実施した範囲について，ノートおよび追加調査により復習する（120分） |
| 第10回 | 光と物質の相互作用（５）磁気光学効果と応用：光磁気効果、磁気計測・制御応用 【事前学習】磁気光学効果の概要を調査し、不明な点を明確にする（120分） 【事後学習】第6回から10回の講義範囲について，全体像をまとめ、復習する（120分） |
| 第11回 | 有機分子デバイス（１）バンド構造(無機物) 【事前学習】参考書を参照し、「状態密度」「自由電子気体のバンド構造・電気伝導」「バンドギャップ」「群速度・有効質量」「ブロッホの定理」を理解しておくこと（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第12回 | 有機分子デバイス（２）電気伝導(無機物) 【事前学習】参考書を参照し、「1,2,3次元でのk空間上で起こるブラッグ回折・ブリルアンゾーンおよび電気伝導」を理解しておくこと（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第13回 | 有機分子デバイス（３）分子軌道法 1電子近似、多電子原子に関するシュレディンガー方程式について説明する。 【事前学習】参考書を参照し、上記キーワードの概要を調べておくこと（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第14回 | 有機分子デバイス（４）LCAO近似、変分法、永年方程式 原子軌道がつくる分子軌道(LCAO)および、変分法に基づいて、永年方程式を用いたエネルギーと分子軌道の計算手法について説明する。 【事前学習】参考書を参照し、上記キーワードの概要を調べておくこと（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
| 第15回 | 有機分子デバイス（５）グラフェン、カーボンナノチューブ 具体的にグラフェン、カーボンナノチューブの分子軌道について計算を行う。 【事前学習】参考書を参照し、グラフェンの構造について調べておくこと（120分） 【事後学習】板書の内容を見返しながら、授業中に説明した事柄について、理解を深めること。(120分) |
その他
| 教科書 |
使用しない
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| 参考書 |
吉本昌広、松波弘之 『半導体デバイス』 共立出版
飯島澄男 他 監修 『カーボンナノチューブ・グラフェンハンドブック』 コロナ社
多田邦雄、松本俊 『光・電磁物性』 コロナ社 2013年 第2版
永田一清 『物性物理学』 裳華房
G. バーンズ 著、長尾辰哉・沢田昭勝・中村輝太郎・米沢富美子・小島誠治 訳 『固体の電子論』 東海大学出版
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| 成績評価の方法 及び基準 |
理解度確認のためのミニテスト(30%)，および各回の課題等平常点(70%)を総合して評価する。（塚本） |
| 質問への対応 | 各回の課題提出時に随時受け付ける。(塚本) |
| 研究室又は 連絡先 |
4号館412室(岩田) iwata.nobuyuki@nihon-u.ac.jp 4号館411室(塚本) tsukamoto.arata@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
水曜 船橋 10:40 ～ 12:10 船橋412(岩田)
月曜 船橋 12:15 ～ 13:15 船橋411(塚本)
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| 学生への メッセージ |