2024年度学院等開講科目物質理工学院材料系材料コース

機能デバイス特論

開講元: 材料コース
担当教員: 北本仁孝 / 舟窪浩
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): 月3-4 (G1-109 (G115)) / 木3-4 (G1-109 (G115))
クラス: -
科目コード: MAT.C504
単位数: 200
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 2Q
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、材料物性にデバイスへの応用という観点を加えて、要求される特性は何か、物質設計などを、種々の性質の物質にわけて講義します。実用化あるいは開発中の先端的エレクトロニクス、フォトニクス・デバイスについて、材料・作製プロセス・応用の各側面から講述し、開発の考え方を知ることができます。誘電体、磁性体の視点から、半導体、金属などの分類にとらわれない光・電子機能性材料を扱い、その形態もバルクから薄膜、微粒子まで、主にナノテクノロジーの範疇に入るものを対象としており、未来のデバイス開発の方向を知ることができます。メモリ、キャパシタ、永久磁石、センサ、アクチュエータなど身近に存在するデバイスを例としてとりあげます。
本講義では、実用化あるいは開発中の誘電体、磁性体を用いたメモリ、エネルギー変換素子などの機能デバイスにおいて、動作原理とデバイスを構成する材料の物性がどのようにかかわっているかを理解することを目的とします。ナノテクノロジーの視点から、先端的デバイスと物質・材料の研究開発動向に関する知識を得るとともに、デバイス創製における材料開発の重要性を理解することが重要です。

到達目標

本講義を履修することによって、誘電体、磁性体を主な構成要素として用いたメモリ、エネルギー変換など先端的エレクトロニクス・フォトニクスデバイスの動作原理とともに物性との相関を理解し、先端デバイスに用いる誘電体、磁性体の材料開発に応用できるようになることを目標とします

キーワード

誘電体、磁性体、デバイス

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

トピックスは毎回異なります。毎回授業と議論を行います。
毎回参加ください。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	誘電体の基礎	誘電体の基礎的な事項を説明できるようにする。
第2回	磁性体の基礎（１）　強磁性体	磁気デバイスを学ぶために必要な強磁性体の基礎的な特性を理解する。
第3回	キャパシタ応用デバイス	静電容量を蓄えるキャパシタを用いた応用デバイスを説明できるようにする。
第4回	磁性体の基礎（２）　磁気異方性、磁区構造	磁気デバイスを学ぶために必要な強磁性体の特徴である磁気異方性と磁区構造を理解する。
第5回	集積キャパシタデバイス	高集積されたキャパシタを用いた応用デバイスを説明できるようにする。
第6回	磁性薄膜・微粒子の作製・評価方法	磁気デバイスに用いられる薄膜、微粒子の作製・評価方法を理解する。
第7回	メモリデバイス	メモリデバイスの種類とその動作原理を説明できるようにする。
第8回	磁気データストレージデバイス	磁気データストレージデバイスであるハードディスクドライブの磁気記録媒体における記録の仕組みとそのために必要な磁気特性について理解する。
第9回	圧電・焦電デバイス	圧電性および焦電性と、それを用いたデバイスの動作原理を説明できるようにする。
第10回	磁気センサとスピントロニクス	ハードディスクの信号再生やさまざまな電子機器などに用いられる磁気センサについて理解する。
第11回	ライフ・エンジニアリングのための磁気デバイス（１）　健康・医療デバイス	ヘルスケアや医療用途で用いられる磁性ナノ粒子などを用いた磁気デバイスについて理解する。
第12回	圧電・焦電MEMSデバイス	圧電性および焦電性と、それを用いた高集積デバイスを説明できるようにする。
第13回	ライフ・エンジニアリングのための磁気デバイス（２）　エネルギーデバイス	省エネルギーの観点で用いられる磁気デバイスについて理解する。
第14回	光学デバイス	誘電性を用いた光学デバイスを説明できるようにする。

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

なし

参考書、講義資料等

教員が準備した資料を使用する。

成績評価の方法及び基準

誘電体、磁性体を用いた電気・電子デバイスの動作原理及びその機能を発現するための材料の性質に関する理解度を評価する。レポートにより評価する．

履修の条件・注意事項

特になし