授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | 本講義の目的は、オプトエレクトロニクスデバイス、パワーデバイス、高周波デバイスの動作を理解し，高機能化・高効率化の指針を見出すことのできる応用力を修得するために，熱力学・統計力学、電磁気学および量子力学をもとに、半導体内の様々な物理を理解したうえで，各種デバイスの動作原理および設計指針を学ぶことである。特に量子論を基にした半導体内の物理現象の理解、及びデバイス動作の理解に取り組む。
達成目標は以下のとおりである。
１．半導体デバイス内の物理現象を理解し，説明できる基礎力を身につける。
２．半導体デバイスの設計ができる応用力を身につける。
講義形式は、感染状況に応じて対面、ハイブリッド、オンラインのいずれかを判断する。 |
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | Fundamental physical properties of semiconductors and physics of optoelectronic, high-frequency and power devices are studied. A guideline of novel device design is mastered in this lecture.
The final goal of this lecture is as follows;
1. To get the ability to explain the semiconductor device physics
2. To get the ability to design semiconductor devices |
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN)) | | 本講義の目的は、オプトエレクトロニクスデバイス、パワーデバイス、高周波デバイスの動作を理解し，高機能化・高効率化の指針を見出すことのできる応用力を修得するために，熱力学・統計力学、電磁気学および量子力学をもとに、半導体内の様々な物理を理解したうえで，各種デバイスの動作原理および設計指針を学ぶことである。特に量子論を基にした半導体内の物理現象の理解、及びデバイス動作の理解に取り組む。
達成目標は以下のとおりである。
１．半導体デバイス内の物理現象を理解し，説明できる基礎力を身につける。
２．半導体デバイスの設計ができる応用力を身につける。
講義形式は、感染状況に応じて対面、ハイブリッド、オンラインのいずれかを判断する。 |
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | Fundamental physical properties of semiconductors and physics of optoelectronic, high-frequency and power devices are studied. A guideline of novel device design is mastered in this lecture.
The final goal of this lecture is as follows;
1. To get the ability to explain the semiconductor device physics
2. To get the ability to design semiconductor devices |
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バックグラウンドとなる科目【日本語】
Prerequisite Subjects | | | 電磁気学，量子力学及び演習，固体電子工学及び演習，電子デバイス工学、半導体工学 |
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バックグラウンドとなる科目【英語】
Prerequisite Subjects | | | Electromagnetic, Quantum mechanics and exercises, Solid state electronics and exercises, Semiconductor engineering, Electron device engineering |
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授業の内容【日本語】
Course Content | | ０．半導体の結晶構造
１．半導体内のバンド構造
２．バンド変調
３．キャリア輸送過程
４．結晶欠陥、不純物と不純物散乱
５．格子振動と格子散乱
６．半導体内キャリアの電界と速度の関係
７．半導体の光学的性質
８．励起効果と励起子
９．磁界中の半導体キャリア
それぞれの講義ノートを事前に確認しておくこと。また、講義後は、講義中に行った演習問題を復習すること。 |
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授業の内容【英語】
Course Content | | 0. Structural Properties of Semiconductors
1. Semiconductor Band structure
2. Band structure Modifications
3. Transport: General Formalism
4. Defect and Carrier – Carrier Scattering
5. Lattice Vibrations: Phonon Scattering
6. Velocity – Field Relations in Semiconductors
7. Optical Properties of Semiconductors
8. Excitonic Effects and Modulation on Optical Properties
9. Semiconductors in Magnetic Fields
Students should download each lecture note and read it carefully before the c
lass. After the class, exercises during the class should be reviewed.
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成績評価の方法と基準【日本語】
Course Evaluation Method and Criteria | | 以下の達成目標の到達次第で評価する。
達成目標は以下のとおりである。
１．半導体デバイス内の物理現象を理解し，説明できる基礎力を身につける。
２．半導体デバイスの設計ができる応用力を身につける。
評価は3回のレポート(100%)にて行う。レポート1は第5回講義終了時、レポート2は第10回講義終了時、第3回は第15回終了時である。
レポート１：キャリア散乱過程を量子論的に取り扱い、キャリア移動度の温度依存性についてまとめよ。
レポート２：キャリア遷移過程を量子論的に取り扱い、直接遷移過程と間接遷移過程の遷移確率の違いについてまとめよ。
レポート３：エネルギーハーベスティングの観点からの機能性デバイスを設計し、動作を説明せよ。 |
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成績評価の方法と基準【英語】
Course Evaluation Method and Criteria | | The final goal of this lecture is as follows;
1. To have the ability to explain the semiconductor device physics
2. To have the ability to design semiconductor devices
The record is evaluated by the following three reports(100%).
1st report: To explain the temperature dependence of carrier mobility based on quantum mechanics
2nd report: To explain the difference of the transition property in direct and indirect semiconductors
3rd: To design the new functional devices having energy harvesting ability |
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履修条件・注意事項【日本語】
Course Prerequisites / Notes | | |
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履修条件・注意事項【英語】
Course Prerequisites / Notes | | | There is no need to take this class. |
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教科書【日本語】
Textbook | | | Electronic and Optoelectronic Properties of Semiconductor Structures, Jasprit Singh著 (Cambridge University Press) |
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教科書【英語】
Textbook | | | Electronic and Optoelectronic Properties of Semiconductor Structures, Jasprit Singh (Cambridge University Press) |
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参考書【日本語】
Reference Book | | 量子効果がどのようにデバイス性能に関係するかを理解したい人は、低次元半導体の物理 J.H. Davis著，樺沢宇紀(Springer)を読むとよい。
そのほか、半導体物理の詳細を学びたい人は
The Physics of Semiconductors, Marius Grundmann(Springer)
半導体物理 浜口智尋著（朝倉書店）を勧める。
Semiconductor Device Physics and Design, Umesh Mishra and Jasprit Singh(Springer)も基礎から応用までくまなく網羅されている。 |
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参考書【英語】
Reference Book | | Physics of low dimensional semiconductors, J. H. Davis (Springer)
The Physics of Semiconductors, Marius Grundmann (Springer)
Basic Semiconductor Physics, C. Hamaguchi (Springer)
Semiconductor Device Physics and Design, Umesh Mishra and Jasprit Singh(Springer) |
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授業時間外学習の指示【日本語】
Self-directed Learning Outside Course Hours | | |
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授業時間外学習の指示【英語】
Self-directed Learning Outside Course Hours | | | Out-of-class activity will be informed at the first class. |
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使用言語【英語】
Language used | | |
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使用言語【日本語】
Language used | | |
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授業開講形態等【日本語】
Lecture format, etc. | | |
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授業開講形態等【英語】
Lecture format, etc. | | |
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遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置【日本語】
Additional measures for remote class (on-demand class) | | |
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遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置【英語】
Additional measures for remote class (on-demand class) | | | Comprehension will be checked as appropriate. |
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