電子デバイス２

Electronic Devices 2

9981510

81ELELD301

藤代　博記

Hiroki FUJISHIRO

2024年度後期

2024 Second Semester

月曜3限

Monday Third Period

先進工学部　電子システム工学科

Department of Applied Electronics, 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

◯Society5.0（超スマート社会）はIoT（Internet of Things）やAI（Artificial Intelligence）によりサイバー空間（仮想空間）とフィジカル空間（現実空間）を高度に融合し、経済発展と社会的課題の解決の両立を目指します。本講義は、エレクトロニクスの基本原理である量子力学への理解を基に、Society5.0を支える多様な半導体電子・光デバイスの動作原理を理解します。Society5.0の社会で生きていくためのリテラシーを身につける共に、デバイス開発、半導体製造プロセス、電子回路設計などの実務に役立つ専門科目です。

◯論理思考力・数量的スキル・情報処理能力を高めて、エレクトロニクスを中核とした深い専門知識を身に付ける。
◯本学科のディプロマポリシーに定める『基礎学力を基盤とした発展性を有する専門知識』を身につけることを目的とする。

◯量子力学の基礎を理解し、これを基に半導体電子・光デバイスの動作を説明する各種物理現象を理解する。
◯超格子構造、低次元構造を用いた電子・光デバイス、光電変換デバイス、熱電変換デバイス、有機半導体デバイスの動作原理を、キャリアの動きの観点から定性的・定量的に説明できる。

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/​​​

◯電子デバイス１の履修が望ましい。
◯ 資料(PPT)の投影(+板書)とノート筆記を基本とします。単元ごとに資料(pdf)をLETUSに掲載します。
◯ 講義時間以外で質問等がある場合には、fujisiro@rs.tus.ac.jp まで連絡をください。

小テストの実施　Quiz type test／-

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◯各回に提示する課題を解き、理解の定着を図る。
◯講義で分からなかったことは、必ずその週のうちに教員に質問するなどして理解するようにし、次回の講義まで持ち越さないこと。
◯各回の講義後にノートを見直し、講義内容の復習を行うこと。

◯レポート課題・・・・・・・・・・ 70％　: 講義の内容を理解するためのレポート課題の点数により評価する。
◯平常点・・・・・・・・・・・・・ 30％　: 講義への参加態度、演習結果等を総合的に評価する

・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

N

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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/

(半導体デバイス)
◯高橋清/山田陽一"半導体工学-半導体物性の基礎-"森北出版
◯S. M. Sze "Semiconductor devices: Physics and Technology" Wiley.
◯J. H. Davis "The Physics of Low-dimensional Semiconductors: An Introduction" Cambridge University Press.
(量子論の解説書)
◯カルロ・ロヴェッリ"世界は「関係」でできている"NHK出版（量子重力理論の第１人者による量子論的世界観が語られています）

第1回　概要
・Society5.0を支える電子・光デバイスの概要を理解する．

第2回 半導体デバイスの中の量子力学と統計力学(1)
・量子力学的仮説について理解する．
・束縛された電子の離散的準位について理解する．

第3回　半導体デバイスの中の量子力学と統計力学(2)
・固体の中の電子の運動（エネルギーバンド理論と有効質量）の概要について理解する．
・固体の中の電子の状態密度と占有確率について理解する．

第4回　トンネル効果を用いた電子デバイス(1)
・トンネル効果の現象と原理について理解する．

第5回　トンネル効果を用いた電子デバイス(2)
・トンネル効果を利用した不揮発性メモリ、共鳴トンネルダイオードなどの動作原理と応用について理解する．

第6回　超格子構造を用いた電子デバイス(1)
・固体中の周期ポテンシャルからエネルギーバンド構造が形成される原理について理解する．
・人工超格子の原理について理解する．

第7回　超格子構造を用いた電子デバイス(2)
・人工超格子を利用したSi-MOSFET、量子カスケードレーザなどの動作原理と応用について理解する．

第8回　低次元構造を用いた電子デバイス(1)
・低次元構造に閉じ込められた電子の状態密度について理解する．

第9回　低次元構造を用いた電子デバイス(2)
・低次元構造を利用したH E M T（高電子移動度トランジスタ）、単電子メモリ・トランジスタなどの動作原理と応用について理解する．

第10回　光電変換デバイス(1)
・光電効果の原理について理解する．

第11回　光電変換デバイス(2)
・光電効果を利用した太陽電池、光検出器などの動作原理と応用について理解する．

第12回　熱電変換デバイス(1)
・熱電効果の原理について理解する．
・ペルチェ効果の原理について理解する．

第13回　熱電変換デバイス(2)
・熱電効果やペルチェ効果を利用した熱発電器、電子冷凍器などの動作原理と応用について理解する．

第14回　有機半導体デバイス
・半導体材料を構成する化学結合、無機半導体と有機半導体のエネルギー構造の違いについて理解する．
・有機電界効果トランジスタの動作原理と応用について理解する．

◯電機メーカーでの勤務実績や海外大学での研究実績を活かし、Society5.0を支える電子・光デバイスについて講義する。

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