光電子材料学

http://www.crystal.ee.uec.ac.jp/

(a)主題
これまでの材料科学の発展は、様々な電子・光に関する産業技術分野に大きな貢献を果たしてきた。本講義では、代表的な金属、半導体の固体材料を中心に、電子・光物性の基礎を学び、それら材料の構造解析や基本物性の測定評価および光電子デバイスへの応用についての実践的観点も含め、材料物性工学の基礎について学ぶ。

(b)達成目標
物質の構造、光・電子物性、磁気的性質の基本原理を習得し、それらの性質、効果を利用した材料の評価解析法やデバイス応用の基本原理を習得する。

電磁気学第一・第二、基礎電子デバイス

量子力学

教科書:「半導体光デバイス」山口浩一著 コロナ社

参考書:「入門 固体物性 基礎からデバイスまで」 斉藤・今井他共著 共立出版
「応用物性」 応用物理学会編 佐藤勝昭 編著 オーム社

(a)授業内容
第1回 はじめに(材料・デバイス開発の歴史、講義内容の説明)
第2回 物質構造の基礎(固体物質の構造、結晶工学の基礎)
第3回 結晶構造の解析(逆格子空間と回折条件、電子線(x線)回折法)
第4回 固体電子物性の基礎(金属、半導体、誘電体、磁性体)
第5回 結晶中の電子の性質(電子波、バンド構造、スピン)
第6回 結晶中の電流(キャリア輸送、キャリア散乱機構(移動度))
第7回 電子物性測定(4探針法、Hall効果、容量法)
第8回 中間試験および試験問題の解説
第9回 光と物質の相互作用の基礎(電気光学効果、磁気光学効果)
第10回 光と物質の相互作用の基礎(屈折率、光吸収、光電効果)
第11回 半導体における光学遷移(直接遷移と間接遷移)
第12回 発光材料と発光デバイスの基礎(自然放出、ヘテロ構造、LED)
第13回 半導体レーザーの基礎(誘導放出、光増幅、光共振器)
第14回 光起電力効果と太陽電池の基礎(量子効率、エネルギー変換)
第15回 まとめ

(b)授業の進め方
対面授業を基本とします。数回はZoomでのリアルタイムの遠隔授業の場合もあります。
Zoom 講義への招待状は、Google Classroomに案内を掲示します。
(zoom 講義の録画をオンデマンドでも配信します。)
授業で使用する講義資料は、Google Classroomで配信しますので、「大学から提供されたUECクラウドアカウント」でログインしてからクラスコード「ng5m2oz 」を入力し、講義資料を入手してください。
レポート課題を出す場合もあります。課題はGoogle Classroom経由で提示しますので、期限までに提出してください。

教科書や参考書等を利用しながら講義資料を整理し、その日の授業内容についてはなるべくその日に確認し理解できるように努める。理解できなかった点や疑問点についても整理しておき、いつでも自分で考えたり、調べたり、人と相談や議論したりできるような課題テーマとして常に認識しておくことが課題解決のポイントとなります。

(a)評価方法:レポート課題、期末試験の結果から総合的に評価する。

(b)評価基準:以下の項目の基本的な理解をもって合格の最低基準とする。
(1)電子線回折による結晶構造(格子定数、原子配列)の測定原理について説明ができ、解析評価ができる。
(2)結晶中の電子の基本的な振る舞いについて説明でき、電子波による電流のメカニズムやキャリア輸送について説明ができる。
(3)半導体の光吸収・発光過程におけるエネルギー保存則と運動量保存則を理解し、発光デバイスの基本原理について説明できる。

適宜相談に応じるが、なるべく講義の後が望ましい。またメール(koyamaguchi@uec.ac.jp)で事前にアポイントを取ること。Google Classroom経由で質問することも可能です。

材料物性の基本的な知識を体系的に学び、それらの基本的な理解を通して「物性とモノ作り」への興味を深めて欲しい。少しづつでも着実に積み上げていく姿勢で勉強して欲しい。

特になし