授業科目名				担当教員
量子デバイス特論				有元　圭介／内山　和治
時間割番号	単位数	コース	履修年次	期別	曜日	時限
GTZ502	2	(未登録)	1	後期	火	II
［概要と目標］
[Advanced Quantum Devices] In this program, bases of quantum mechanics and solid state physics are summarized, and then principles of devices which utilize quantum effects (e.g. semiconductor heterostructure devices) are lectured. The physical and engineering bases are provided for analysis and design of functionalities in novel devices and systems based on the interdisciplinary sciences of electronic and electromagnetic dynamics including quantum mechanical features through transport of signal and information in non-equilibrium open system as well as the underlying fundamental processes. 半導体ヘテロ構造など量子効果を利用するデバイスの動作原理について理解を深めるため量子力学や固体物理学の基礎的事項を復習し、電子状態やその遷移過程等に関する応用的な内容について演習等を通じてじっくり取り組む。また、電子過程と電磁場の動力学が生み出す量子効果を含むデバイスの機能を、非平衡開放系の熱力学的視点と情報伝達や信号輸送の観点を含めて解析し、機能発現の素過程と環境系との関わりについての物理基盤を学ぶ。
[到達目標]
Obtaining knowledge of the following items is the objective of this program. (1) Fundamentals of quantum mechanics (e.g. states of electrons confined in quantum wells) (2) Principles of functionality based on interaction in nanostructured devices including local environment （１）量子力学の基本原理を理解し、量子井戸等に束縛された電子状態について説明できる。 （２）対象とするナノ構造デバイスと外部の系（環境系）との相互作用について説明できる。
［必要知識・準備］
Basic knowledges about quantum mechanics and solid-state physics are desirable. 量子力学、固体物理学 ・エネルギーバンド構造についての基礎知識 ・角運動量演算子、ハミルトニアン等の基本的な演算子の性質を知っていること
［評価基準］
No 評価項目 割合 評価の観点 1 試験：期末期  50  % 理解度を評価します。  2 小テスト／レポート  50  % 理解度を評価します。
［教科書］
(未登録)
［参考書］
J.H.デイヴィス, 低次元半導体の物理, シュプリンガー・フェアラーク東京 御子柴宣夫, 半導体の物理, 培風館 青柳克信、南不二雄、吉野淳二、梶川浩太郎, フォトニクスシリーズ１　先端材料光物性, コロナ社 Jasprit Singh, Electronic and Optoelectronic Properties of Semiconductor Structures, Cambridge University Press
［講義項目］
1 Basics of quantum mechanics and classical/quantum statistical mechanics 2 Electronic states in solids 3 Quantum size effect 4 Band structure 5 Electron and current densities in nano-structures 6 Effective mass approximation 7 Transition probability and optical properties (absorption/emission) of materials 8 Phenomena and observations as the basis of functionality 9 Construction of quantum mechanical functionality 10 Thermodynamics basis for transport processes in non-equilibrium open system 11 Dynamics of environment as the basis of functionality 12 Phenomenology and mathematics for functionalities 13 Quantum optical devices based on laser and optical processes 14 Optoelectronics devices and quantum mechanical features 15 Summary and assessment ＊第１～７回を有元，第８回～１５回を内山が担当する． 第１回：初等量子力学と古典・量子統計力学 第２回：固体内の電子の運動 第３回：量子サイズ効果 第４回：バンド構造 第５回：ナノ構造での電子密度・電流密度 第６回：有効質量近似 第７回：遷移確率と光吸収・発光特性 第８回：現象と観測および機能発現の物理的基礎 第９回：量子現象と観測過程に基づく量子デバイスの構成 第１０回：非平衡開放系における輸送とその熱力学的基礎 第１１回：デバイスを機能させる環境系の振舞いと散逸の制御 第１２回：デバイス機能の描像と数学的基礎 第１３回：レーザーと光機能に基づく量子デバイス 第１４回：ナノ光電子融合系における量子デバイス 第１５回：総括・評価
［前年度授業に対する改善要望等への対応］
前年度と同様に実施