卒業研究 （理一ＯＢ科樋口）

Bachelor Thesis Research （理一ＯＢ科樋口）

9915841

15UGRES401

山田　庸公、樋口　透

Tohru Higuchi and Tsunetomo Yamada

2024年度前期、2024年度後期

1st and 2nd semester, 2024

集中講義

Intensive lectures in the all year

理学部第一部　応用物理学科

Department of Applied Physics, Faculty of Science Division Ⅰ

6.0単位

卒研

Graduation research

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

燃料電池や脳型メモリー等に用いられる酸化物半導体の機能性向上及び新規準結晶合金の創成を目的として、材料合成・物性評価・応用に関し、半導体物理・電気化学・結晶学を基本とした物質科学の研究を行う。

設定された研究課題の遂行を通して、関連する学問的基礎や技術を学び、実践できるようになる。本学科のディプロマポリシーのうち「現代社会における解決困難な様々な課題に対し、他者とコミュニケーションをとりながら、国際的な視野と科学的視点によって問題を解決し、イノベーションを創出するような応用力」を身に付ける」ことに相当する科目である。

本研究のゼミ・実験・結果の議論から、物質科学に関する幅広い知識を習得する。自分がやってきた研究成果をプレゼンテーションし、論文として的確に書くことができるようになる。また、この研究活動を通して、多角的視点で物事が考え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/​​​

・応用物理学実験、固体物理A、固体物理B、エネルギー変換科学の講義内容を理解していることが望ましい。

課題に対する作文　Essay／ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／グループワーク　Group work／プレゼンテーション　Presentation／反転授業　Flipped classroom

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・前期の卒業研究は、指定した教科書およびゼミ時に配布する資料を用いて、授業計画に沿って内容のゼミを中心に行う。準備学習として、教科書や資料に記載されている物理や内容を予習しておくこと。予習2時間を必要とする。
・後期の卒業研究は、各研究テーマに応じた論文や資料に基づいてゼミおよび研究活動を行う。準備学習として、英語論文を和訳し、記載されている物理現象や内容を予習しておくこと。予習2時間を必要とする。
・卒業研究は、日々の勉強や研究の積み重ねが重要であるため、その日に学んだ新しい概念や装置の操作法を実験ノートにまとめ、きちんと復習しておくこと。復習2時間を必要とする。
・各回ごとに準備学習・復習については指示する。詳細な項目は「授業計画の項目」を参照すること。

出席が2/3以上あることを前提にして、研究に取り組む姿勢、研究室ゼミ、研究成果、出席状況、卒業論文等により総合的に評価する。学会発表および学会発表に準じる成果を出した場合は、高く評価する。

・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

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各研究テーマに応じた論文や資料を、適宜配布する。　

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://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

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

各研究テーマに応じた論文や資料を、適宜配布する。

[項目と内容]

1 ガイダンス
卒業研究について ゼミの内容、卒業研究の進め方について説明する。

2 固体物性の基礎
　物質科学研究に必要な量子力学、統計力学の概念を理解する。

3 固体の原子論
結晶構造、X線回折、格子振動とフォノンの基本的な概念を理解する。

4 固体の電子論
自由電子論、周期ポテンシャルとブロッホの定理、エネルギーバンドの基本的な概念を理解する。

5 半導体の電気物性
熱平衡電子分布、キャリアーの散乱機構とHall効果、ボルツマン輸送方程式と電気伝導の基本的な概念を理解する。

6 半導体の光物性
半導体の光吸収、光伝導効果、発光の基本的な概念を理解する。

7 半導体のフォノン物性
熱伝導率、熱電効果、圧電効果の基本的な概念を理解する。

8 半導体の界面物性Ⅰ
半導体表面の特質と表面、p-n接合の基本的な概念を理解する。

9 半導体の界面物性Ⅱ
ヘテロ接合、金属-半導体界面、半導体-誘電体界面の基本的な概念を理解する。

10 半導体素子と物性
半導体を用いた種々のダイオード、トランジスタ、メモリー素子の基本原理を理解する。

11 X線回折による結晶構造の計測
X線回折の原理と計測法について学び、物質の面指数・格子定数の算出法を理解する。

12 電子顕微鏡による構造計測
電子顕微鏡の原理と計測法について学び、薄膜表面の形態観察像の見方や解釈法を理解する。

13 固体酸化物燃料電池材料の物性
電解質材料の結晶構造、物性、電気的性質の基本的な概念を理解する。

14 電気化学計測
交流インピーダンス法を用いたイオン伝導度の計測法について理解する。

15 中間発表
与えられた課題に対して、個別に口頭試問を行う。

16 分光計測1
光電子分光について学び、電子構造の計測法について理解する。

17 分光計測2
軟X線吸収分光・軟X線発光分光について学び、電子構造の計測法について理解する。

18 固体酸化物燃料電池の電解質材料の作製
ペロブスカイト構造を持つ誘電体に異なる価数の元素を置換し、p型-半導体化したプロトン導電体セラミックス試料を作製し、X線回折等により結晶性を評価する。セラミックス合成技術を習得する。

19 固体酸化物燃料電池の電解質材料プロトン伝導性の評価
交流インピーダンス法について学び、プロトン導電体セラミックス・薄膜の電気伝導性を評価する。プロトン伝導性・活性化エネルギー・キャリア濃度における知見を得る。

20 固体酸化物燃料電池の電極材料の作製
ペロブスカイト構造を持ついくつかの遷移金属酸化物をセラミックス化し、スパッタ法により、電極薄膜を作製する。薄膜作製技術を習得できる。

21 固体酸化物燃料電池の電極材料の酸素イオン伝導性の評価　
交流インピーダンス法について学び、中高温域で酸素分圧・水素分圧を変えたときの水素透過性・酸素イオン伝導性を評価する。酸素イオン伝導性における知見を得る。

22 スパッタ法による酸化物半導体薄膜の作製と結晶構造の評価
RFマグネトロンスパッタ法により、膜形成の研究を行う。キャリアー置換したTiO2　(酸化チタン)を様々な条件下で作製し、X線回折により、結晶構造の知見を得る。

23 スパッタ法による酸化物半導体薄膜の作製と電気特性の評価
RFマグネトロンスパッタ法により、膜形成の研究を行う。様々な条件下で作製した薄膜について、交流インピーダンス法により、イオン伝導性の知見を得る。

24 スパッタ法による酸化物半導体薄膜/金属多層膜の作製と電気特性の評価
RFマグネトロンスパッタ法により、種々の元素を置換したチタン酸ストロンチウムおよびセリウム酸バリウムの膜形成を行う。様々な条件下で作製した薄膜について、電気特性・光学特性についての知見を得る。

25 分光学的手法を用いた酸化物半導体の表面電子構造の研究
光電子分光法を用いて、酸化物半導体および酸化物イオン伝導体の表面電子構造を計測する。

26 分光学的手法を用いた酸化物半導体の界面電子構造の研究
軟Ｘ線吸収・発光分光法を用いて、酸化物半導体および酸化物イオン伝導体薄膜の界面電子構造を計測する。

27 準結晶合金の作製
準結晶および近似結晶の基礎について学び、試料合成ができるようになる。

28 準結晶合金の評価
X線回折により準結晶合金を評価し、構造解析ができるようになる。

29 後期の総括
各自が行った計測結果をもとに、個別にディスカッションを行い、パワーポイントを用いてグループ内で研究発表する。

30 卒業研究発表
卒業研究で得た研究成果を発表し、卒業論文を執筆する。

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・研究に関わることは、どんな些細な事でも、実験ノートにきちんと書いておくこと。
・研究の理解を早めるために、文献検索や大学院生および指導教員との議論を積極的に行うこと。

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