光･量子エレクトロニクス [S4][対面]

開講年度

2025年度

開講学期

後期

科目名

光･量子エレクトロニクス

授業種別

講義

科目名（英語）

Optical and Quantum Electronics

授業情報(授業コード・クラス・授業形態)

A0800001 光･量子エレクトロニクス [S4][対面]

担当教員

尾沼猛儀

単位数

2.0単位

曜日時限

水曜3限

キャンパス

新宿

教室

A-0611教室

学位授与の方針

1 基礎知識の修得 10 ％
2 専門分野の知識・専門技術の修得 80 ％
3 汎用的問題解決力の修得 10 ％
4 道徳的態度と社会性の修得 0 ％

具体的な到達目標

発光ダイオード、レーザー・ダイオード、光センサー、太陽電池の構造、動作原理、使用法について理解し、実践応用できることを目標とする。

受講にあたっての前提条件

熱・統計力学、電磁気学I,II、量子物理学、固体物理学I、光物性を修得していることを前提とする。

授業の方法とねらい

本講義では、光エレクトロニクス技術の基盤である発光ダイオード、レーザー・ダイオード、光センサー、太陽電池の構造、動作原理、使用法について理解することを目標とする。また、色度図、色温度、演色性など関連する事項についても取り扱う。

AL・ICT活用

e-ラーニング等ICTを活用した自主学習支援

第1回

授業形態

対面

事前学習

教科書　第２章　１７〜２５ページを読む

2時間

授業内容

ガイダンス、半導体工学の基礎1：半導体材料、結晶構造、結晶成長技術

事後学習・事前学習

事後学習：課題プリントの解き直し
事前学習：教科書　第２章　２６〜３９ページ、第４章　８０〜９０ページを読む

4時間

第2回

授業形態

対面

授業内容

半導体工学の基礎2：バンド構造、ドーピング、p-n接合

事後学習・事前学習

事後学習：課題プリントの解き直し
事前学習：教科書　第９章　２５７〜２６３ページを読む

4時間

第3回

授業形態

対面

授業内容

半導体工学の基礎3：混晶半導体、ヘテロ接合（量子井戸、超格子）

事後学習・事前学習

事後学習：課題プリントの解き直し
事前学習：教科書　第９章　２６２〜２７０ページを読む

4時間

第4回

授業形態

対面

授業内容

発光ダイオード1：種類、構造

事後学習・事前学習

事後学習：課題プリントの解き直し
事前学習：応用物理実験III実験⑦の理論を読む

4時間

第5回

授業形態

対面

授業内容

発光ダイオード2：量子効率、発光再結合と非発光再結合

事後学習・事前学習

事後学習：課題プリントの解き直し
事前学習：応用物理実験III実験⑥の理論を読む

4時間

第6回

授業形態

対面

授業内容

発光ダイオード3：色度図、色温度、演色性

事後学習・事前学習

事後学習：課題プリントの解き直し
事前学習：課題プリントの解き直し

4時間

第7回

授業形態

対面

授業内容

学修到達度の確認（授業内試験）

事後学習・事前学習

事後学習：学習内容の振り返り
事前学習：教科書　第９章　２７１〜２７４ページを読む

4時間

第8回

授業形態

対面

授業内容

レーザ・ダイオード1：種類、構造、反転分布、縦モード、ファブリ・ペロ共振器

事後学習・事前学習

事後学習：課題プリントの解き直し
事前学習：教科書　第９章　２７４〜２７７ページを読む

4時間

第9回

授業形態

対面

授業内容

レーザ・ダイオード2：しきい値電流密度

事後学習・事前学習

事後学習：課題プリントの解き直し
事前学習：マクスウェル方程式の復習

4時間

第10回

授業形態

対面

授業内容

レーザ・ダイオード3：横モード

事後学習・事前学習

事後学習：課題プリントの解き直し
事前学習：教科書　第９章　２８１〜２８６ページを読む

4時間

第11回

授業形態

対面

授業内容

フォトダイオード：種類、受光感度、ゲイン

事後学習・事前学習

事後学習：課題プリントの解き直し
事前学習：教科書　第９章　２８７〜２９２ページを読む

4時間

第12回

授業形態

対面

授業内容

太陽電池（基礎編）：太陽光の特徴、pn接合太陽電池の原理、変換効率

事後学習・事前学習

事後学習：課題プリントの解き直し
事前学習：教科書　第９章　２９２〜２９５ページを読む

4時間

第13回

授業形態

対面

授業内容

太陽電池（実践編）：種類と特徴、システム

事後学習・事前学習

事後学習：課題プリントの解き直し
事前学習：課題プリントの解き直し

4時間

第14回

授業形態

対面

授業内容

学修到達度の確認（授業内試験）

事後学習・事前学習

学習内容の振り返り

2時間

第15回

授業形態

遠隔（オンデマンド）

授業内容

振り返り

事後学習

学習内容の振り返り

2時間

成績評価の方法

中間試験と期末試験（75%）と演習・レポート課題（25％）の結果により、6段階のGrade(A+,A,B,C,D,F)で評価し、D以上の者に単位を認める。テストでは教科書、ノートの持ち込み不可。

受講生へのフィードバック方法

毎週、課題プリントを回収し、解答状況を確認します。白紙など、解答状況が良くない場合は、再提出を求めることがあります。

教科書

「半導体デバイス第2版--基礎理論とプロセス技術--」　S.M.ジー著、南日、川辺、長谷川訳（産業図書）

参考書

「電子デバイスの基礎と応用」長谷川文夫・本田　徹　共著（産業図書）
「半導体の物理」　御子柴宣夫著（培風館）
「光エレクトロニクス　基礎編　原書６版」　ヤリーヴ-イェー著（丸善）
「発光ダイオード」E.F.シューベルト著、八百、藤井、神門訳（朝倉書店）

オフィスアワー

毎週水曜の１７：３０〜１８：３０間、新宿校舎Ａ２１６８室またはKU-LMS での質問受付にて。
授業時間外は電子メール　st13517@ns.kogakuin.ac.jp

受講生へのメッセージ

必ずノートをとり、課題を自分で考えること。
教科書の章末問題にも積極的にチャレンジしてください。分からない問題があれば質問してください。演習問題を解くと実践力が身に付きます。
講義でカバーしきれない電磁気学や統計力学、量子力学の詳細は、プリントやKU-LMS経由で配布します。

実務家担当科目

実務経験の内容

半導体物性工学に関する研究の経験がある教員が、デバイス開発研究を活かし、光・量子エレクトロニクスの基礎から応用事例について講義する。

教職課程認定該当学科

該当なし

その他の資格・認定プログラムとの関連

シラバス情報