授業科目

ナノサイエンス
Nanoscience

担当者

講師   村下 達
後 月2

単位

2

到達目標

本講義の到達目標は、受講生がナノメートル(10億分の1メートル)サイズの領域で特異的に生じる電子や光子の量子効果と、それを応用したデバイスやナノサイズ構造の作成技術、走査型プローブ顕微鏡をはじめとする各種の微小領域計測評価技術について、基礎から最新の知識までを身に着けられることである。
また、理学部のカリキュラム・ポリシーに従い、本講義により電子や光の量子効果の物理学的基礎とともにデバイス等への応用技術について理解し、ナノサイエンスが近年の電子技術の発展を支えるとともに今後の新技術への大きな可能性を持っていることを理解することができる。

授業内容

ナノスケール(10億分の1メートル)領域ではマクロ領域では生じない特異的な性質が電子や光子において発現する。これらの特性を利用することにより、個々の原子や分子の操作や測定が可能になり、新しいデバイスの実現につながるなど、ナノテクノロジーが急速かつ広範囲に研究開発が進められている分野であり、情報通信や、バイオ、環境エネルギーをはじめとした多くの産業に変革をもたらしつつある。
本講義では、ナノエレクトロニクス、ナノフォトニクスの入門講義を行う。特にナノサイズ効果の基本から、ナノデバイスの構造や製作方法、さらに走査型プローブ顕微鏡をはじめとするナノ領域の計測・分析技術の基本から応用に至るまで、将来に大きな可能性を持つ関連技術を幅広く平易に解説する。

授業計画

各回の講義内容は概ね下記のように予定しているが、時間配分の関係で内容が前後したり若干変更される場合もある。授業は主にパワーポイントを用いて実施する。予習として、各回のキーワードを調べ、基礎的なキーワードの内容を大まかに理解することが重要である。特に、前半では量子力学の物理的基礎について、中盤では半導体ナノ構造の製作法や粒子線を用いた評価方法について、後半では量子効果を応用した走査型王ローブ顕微鏡等を用いた評価方法について予備知識を得ておくことが学習に効果的である。復習としては、講義の時に配布した資料等も利用し、関連事項を自ら調べることを勧める。なお、予習・復習を合わせて各回あたり約4時間の自己学習を想定しているが、予習については、開講前の休暇などを利用して複数回分まとめて行っても良い(早めに全体像をつかめるので効果的である)。
01. ナノサイエンスの概要
02. ナノ領域における電子の振舞い
03. 半導体ナノ構造(1) エネルギー緩和
04. 半導体ナノ構造(2) 光物性
05. 半導体ナノ構造(3) 作製方法
06. 粒子線による分析法
07. 分光分析法(1)分光システム
08. 分光分析法(2) PL,CL
09. 近接効果による分析評価技術(1) AFM
10. 近接効果による分析評価技術(2) STM
11. プローブ集光型TL顕微鏡(1) CTプローブ
12. プローブ集光型TL顕微鏡(2) システム構成
13. プローブ集光型TL顕微鏡(3) 測定結果
14. ナノサイエンスの今後の展望とまとめ

授業運営

特段難しい物理を知らなくても直感的に理解できるように講義を行う。講義では主にパワーポイントを用いる。理解を助けるために小テストを行うことがある。

評価方法

基本的に期末試験によって評価する。

オフィスアワー

面談またはメールにて対応する。メールアドレスは開講時に示す。

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