2024年度 学院等開講科目 物質理工学院 材料系 エネルギー・情報コース
先端機能電子デバイス
- 開講元
- エネルギー・情報コース
- 担当教員
- 波多野 睦子 / 小寺 哲夫
- 授業形態
- 講義 (ライブ型)
- メディア利用科目
- -
- 曜日・時限
(講義室) - 火7-8 / 金7-8
- クラス
- -
- 科目コード
- ESI.L530
- 単位数
- 200
- 開講時期
- 2024年度
- 開講クォーター
- 4Q
- シラバス更新日
- 2025年3月14日
- 使用言語
- 英語
シラバス
授業の目的（ねらい）、概要
本講義では、先端機能電子デバイスに関する動作原理とその応用に向けた課題とキー技術について扱う。特に、スピン量子機能デバイス、パワーデバイス、薄膜デバイス（ディスプレイ）、センサについて、材料、物性、プロセス、デバイスの観点から、その物理と基盤技術を学ぶ。さらに実用化にどのようにして特徴を活かすかについて、応用技術を議論する。
先端機能電子デバイスは、環境エネルギー、医療生体応用、情報通信の分野におけるイノベーション創出を支える重要なデバイスである。まず半導体デバイス物理の基礎を学んだ後、先端機能電子デバイスとその応用を議論する。発表や演習、議論も含めてインタラクティブな講義を行うことで、その理解を深める。
到達目標
本講義を履修することによって次の能力を修得する。
（１）先端機能電子デバイスの動作原理を記述できるようになる
（２）その応用に向けた課題とキー技術について説明できるようになる
（３）特に、スピン量子機能デバイス、パワーデバイス、薄膜デバイス、センサについて、材料、物性、プロセス、デバイスの観点から、その物理と基盤技術を説明できるようになる
キーワード
スピン量子機能デバイス、パワーデバイス、薄膜デバイス、ディスプレイ、センサ
学生が身につける力
- 専門力
- 教養力
- コミュニケーション力
- 展開力 (探究力又は設定力)
- 展開力 (実践力又は解決力)
授業の進め方
本講義はライブ型で実施します。講義のはじめに，宿題の演習問題について解説します。講義中に，その日の教授内容に関する演習問題に取り組んでもらいます。講義中に，質疑応答を行います。各回の学習目標をよく読み，予習・復習を行って下さい。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 半導体デバイス物理の復習 | 半導体デバイス物理を理解し演習問題が解けるようになる |
| 第2回 | 薄膜デバイスとエネルギー（ディスプレイ） | 薄膜デバイスとエネルギー（ディスプレイ）を理解し演習問題が解けるようになる |
| 第3回 | パワーデバイス ダイオード, MOS FET | パワーデバイス ダイオード、MOS FETを理解し演習問題が解けるようになる |
| 第4回 | パワーデバイス IGBT | パワーデバイス IGBTを理解し演習問題が解けるようになる |
| 第5回 | エネルギー問題とパワーデバイス | エネルギー問題とパワーデバイスを理解し演習問題が解けるようになる |
| 第6回 | ワイドギャップパワーデバイス SiC GaN ダイヤモンド | ワイドギャップパワーデバイス SiC GaN ダイヤモンドを理解し演習問題が解けるようになる |
| 第7回 | スピン量子機能デバイスによるセンサの基礎 | スピン量子機能デバイスによるセンサの基礎を理解し演習問題が解けるようになる |
| 第8回 | スピン量子機能デバイスによるセンサ 応用 | スピンのセンサ 応用を理解し演習問題が解けるようになる |
| 第9回 | スピン量子機能デバイス 基礎 | スピン量子機能デバイス 基礎を理解し演習問題が解けるようになる |
| 第10回 | スピン量子機能デバイス 物理 | スピン量子機能デバイス 物理を理解し演習問題が解けるようになる |
| 第11回 | スピン量子機能デバイス 操作 | スピン量子機能デバイス 操作を理解し演習問題が解けるようになる |
| 第12回 | 低消費電力情報処理に向けたスピン量子機能デバイス シリコン | スピン量子情報デバイス シリコンを理解し演習問題が解けるようになる |
| 第13回 | 低消費電力情報処理に向けたスピン量子機能デバイス 応用 | スピン量子情報デバイス 応用を理解し演習問題が解けるようになる |
| 第14回 | スピン量子機能デバイスによるセンサ ダイヤモンド 教授内容の理解度の確認と解説 | スピンのセンサ ダイヤモンドを理解し演習問題が解けるようになる 第1回から第14回までの理解度確認と到達度自己評価 |
準備学修(事前学修・復習)等についての指示
学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。
教科書
Simon M. Sze: "Semiconductor Devices: Physics and Technology" Wiley, 2001.
B. Jayant Baliga: “Fundamentals of Power Semiconductor Devices”, Springer-Verlag. 2008.
参考書、講義資料等
Y. Taur and T. H. Ning: “Fundamentals of Modern VLSI Devices”, Cambridge, 1998.
成績評価の方法及び基準
期末プレゼンテーション（70％程度）および演習点（30％程度）を合計し、総合的に評価．
関連する科目
- EEE.D201 ： 量子力学
- EEE.D211 ： 半導体物性
- EEE.D351 ： 電子デバイス第一
履修の条件・注意事項
履修条件は特に設けないが，関連する科目（量子力学、半導体物性、電子デバイス）の知識があることが望ましい。