光デバイス工学
博士前期課程理工学研究科 - 理工学専攻
MSEE7080
コース情報
担当教員: 菊池 昭彦
単位数: 2
年度: 2024
学期: 春学期
曜限: 月5
形式: 対面授業
レベル: 500
アクティブラーニング: なし
他学部履修: 可
評価方法
その他
出席状況,内容の理解度,クイズ,小テスト,レポートなどに対して総合的に評価する。
詳細情報
概要
フラットパネルディスプレイや光ファイバー通信,固体照明,太陽電池,光計測,医療機器など,現代社会は様々な光エレクトロニクス技術に支えられている。この光エレクトロニクスの根幹をなす半導体光デバイスについて講義を行う。半導体工学の基礎,無機半導体と有機半導体,光と半導体の相互作用などの基礎事項,および発光ダイオード,半導体レーザ,光検出器や太陽電池などの光デバイスの原理について学ぶ。 カリキュラム・ポリシーである「電気・電子工学および関連分野の発展に寄与し,人間社会の発展や地球環境の保全に貢献できる力」を育むための基礎知識を提供する。
目標
エネルギーバンドの概念や光と半導体の相互作用に関する基本事項を理解する段階から始め,基本的な光デバイスの基礎を,実用的な数値を用いて定量的に表現できる水準への到達を目指す。具体的には,「発光ダイオードは電気を流すとなぜ光るのか?」,「電気を光に変換する効率(発光効率)を高めるにはどうすればよいか?」,「半導体レーザの動作原理は?」,「無機半導体と有機半導体の違いや特徴は?」などの問いに対して,正確に答えられる水準の基礎知識を身につける。 ディプロマ・ポリシーに基づき,電気・電子工学および関連分野において最先端で活躍できる専門知識を身につけ,新技術の開発や新分野の開拓をできる力を修得することを目標とする。
授業外の学習
講義内容に関連する小テストを課すので,毎回の授業後に2時間程度の復習を行うこと。 また,キーテーマに対する授業時間外の課題を課す。(4時間程度/課題) 【重要】文部科学省令「大学設置基準」では,講義・演習科目は「授業外の学習時間を45時間以上必要とする」ことが前提となっているので,相応の時間外学習が必要であることを認識すること。
所要時間: 190分以上
スケジュール
- ガイダンス 光の波長とエネルギー,半導体の基礎(エネルギーバンド)
- 半導体の基礎(エネルギーバンド,状態密度)
- 半導体の基礎(波数空間でのエネルギーバンド,pn接合)
- 光と半導体の相互作用(吸収と発光,キャリア寿命)
- 発光ダイオード1(基礎と動作原理)
- 発光ダイオード2(,特性,性能)
- 発光ダイオード3(応用)
- 半導体レーザ1(基礎と動作原理)
- 半導体レーザ2(特性,性能)
- 太陽電池1(基本構造と動作原理)
- 太陽電池2(特性の理解)
- 有機半導体デバイス1(有機半導体の基礎)
- 有機半導体デバイス2(量子ドット,ペロブスカイト,有機EL)
- 光デバイス工学の総論
教科書
講義資料をMoodleで配布する。
参考書
書籍情報はありません。