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授業科目名
担当教員
量子工学
鍋谷 暢一
時間割番号
単位数
コース
履修年次
期別
曜日
時限
TEE318 2 EE,ES 3 後期 IV
[概要]
光と電子の相互作用を利用した半導体光デバイスについて学ぶ。光通信の送/受信機である半導体レーザ/光ダイオード、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池、極微弱光を検出する光センサーなどがその例である。本講義では先ず光と物質言い換えれば電子系との相互作用の考え方を学び、半導体における光吸収現象、光放出現象を理解する。光を吸収した半導体内に発生する過剰キャリアが関与する光電子放出効果、光導電効果、光起電力効果などについて学ぶ。
[具体的な達成目標]
(ア)固体の光吸収過程を説明できる。
(イ)光吸収係数を計算できる。
(ウ)エネルギーバンド構造と吸収スペクトルを対応づけられる。
(エ)励起子の概念を説明できる。
(オ)励起子吸収の特徴を説明できる。
(カ)局在中心遷移による光吸収を説明できる。
(キ)ルミネセンスの概念を説明できる。
(ク)励起状態の寿命と発光効率を関係づけられる。
(コ)半導体の各種発光機構を説明できる。
(サ)エレクトロルミネセンスの原理を説明できる。
(シ)光電子放出効果を素過程に分けて説明できる。
(ス)光導電効果を素過程に分けて説明できる。
(セ)光導電デバイスの感度スペクトルを説明できる。
(ソ)光起電力効果を素過程に分けて説明できる。
(タ)光起電力デバイスの感度スペクトルを説明できる。
[必要知識・準備]
電子デバイス工学I
[評価方法・評価基準]
No評価項目割合評価の観点
1試験:期末期 50  %後半の講義項目について目標達成度を評価する 
2試験:中間期 50  %前半の講義項目について目標達成度を評価する 
[教科書]
  1. 多田邦雄、松本俊, 光・電磁物性, コロナ社, ISBN:4339000213
[参考書]
(未登録)
[講義項目]
 1.固体の光吸収
 2.エネルギー帯構造と光吸収
 3.帯間遷移吸収
 4.励起子吸収
 5.局在中心吸収
 6.ルミネセンス
 7.励起状態の寿命と発光効率
 8.半導体の発光機構
 9.エレクトロルミネセンス
10.内部光電効果
11.外部光電効果
12.光電子放出効果
13.光導電効果
14.光起電力効果
15.総括評価・まとめ
[教育方法]
半導体のエネルギーバンドモデルを利用して光デバイスの動作・特性を説明する。
光デバイスの動作は電子と光子の相互作用に基づくもので、量子力学的過程であるが、本講義では量子力学の詳しい知識を必要としない説明を行う。
[JABEEプログラムの学習・教育目標との対応]
《電気電子システム工学科》
C-4:電気電子工学分野の専門知識・技術を身につける
基礎工学部門・応用工学部門に含まれる科目を通じて電気電子工学分野の専門知識・技術を身につける
[その他]
(未登録)