ジャンル 現代社会と科学
中野校
半導体の基礎から最先端研究まで 新しい半導体が拓く未来の世界
牧本 俊樹（早稲田大学教授）
| 曜日 | 金曜日 |
|---|---|
| 時間 | 13:10～14:40 |
| 日程 |
全6回
・10月23日 ～
12月04日 (日程詳細) 10/23, 10/30, 11/13, 11/20, 11/27, 12/04 |
| コード | 330723 |
| 定員 | 24名 |
| 単位数 | 1 |
| 会員価格 | 受講料 ¥ 17,820 |
| ビジター価格 | 受講料 ¥ 20,493 |
目標
・半導体や半導体デバイスの基礎知識を系統的に整理する。
・シリコン半導体に比べて新しい化合物半導体の特長を身につける。
・化合物半導体を使った最先端の研究に関する情報を得る。
講義概要
ほとんどの電気製品に半導体が使われているように、私たちの現在の生活は半導体によって支えられています。ここで、シリコン(Si)は代表的な半導体の1つですが、Si半導体に比べて新しい半導体である化合物半導体も広い分野で使われています。本講義では、数式などを使わずに、半導体についての知識や情報をできるだけ分かりやすく提供して、Si半導体と比較しながら化合物半導体が使われる理由を説明します。さらに、様々なエピソードなどを交えながら、化合物半導体を使った最先端の研究についても紹介します。半導体が益々重要になる今後に向けて、本講義を通じて、半導体の知識や情報を系統的に整理しておくことをお薦めします。
各回の講義予定
| 回 | 日程 | 講座内容 | |
|---|---|---|---|
| 1 | 10/23 | イントロダクション 〜半導体の基礎知識〜 | 半導体の一般的な特長や半導体の種類を紹介します。そして、半導体による光の吸収特性を紹介して、半導体の重要な特長の1つであるバンドギャップ（バンド理論）を説明します。この半導体のバンドギャップは、発光ダイオード(LED)やパワーエレクトロニクス用のトランジスタの特性を決定します。 |
| 2 | 10/30 | 半導体の特性と半導体結晶作製方法 | シリコン（Si）半導体が使われる理由や新しい半導体である化合物半導体が使われる理由を説明します。そして、高性能な半導体デバイスの作製に必要な単結晶の作製方法とエピタキシャル成長法を紹介します。さらに、半導体の重要な特長の1つである不純物ドーピングについて解説します。 |
| 3 | 11/13 | ダイオード | 電子回路で用いられるpn接合ダイオードとショットキーダイオードの動作や応用について紹介します。さらに、化合物半導体の重要な特長の1つであるヘテロ構造を説明して、ヘテロ構造を用いたヘテロpn接合ダイオードの特長を解説します。このヘテロ構造を用いれば、pn接合ダイオードだけでなく、半導体デバイスの特性を飛躍的に向上させることができます。 |
| 4 | 11/20 | 発光ダイオード（LED） | 半導体中での電子と光の相互作用をまとめた後に、この相互作用の一つを利用した発光ダイオード（LED）の動作原理を説明します。また、実際のLEDの応用例として、窒化物半導体で作製した青色LED、白色LED、および、短波長紫外線LEDに関する情報を紹介します。さらに、層状物質を利用した剥離方法によって作製した超薄型LEDについても紹介します。 |
| 5 | 11/27 | 光デバイス 〜LED以外〜 | LED以外の発光デバイスとして、様々なレーザーダイオードを紹介して、それぞれのレーザーダイオードの特長を解説します。そして、将来の光情報処理に向けて研究が進められているフォトニック結晶を説明して、このフォトニック結晶を用いて作製したレーザーダイオードの研究開発についても紹介します。さらに、受光デバイスである太陽電池に関する研究開発状況を紹介します。 |
| 6 | 12/04 | トランジスタ | 電子デバイスであるトランジスタには、応用先によって、様々なタイプがあります。本講義では、代表的なトランジスタの1つである電界効果トランジスタ（FET）の動作原理を紹介して、ヘテロ接合を使うことによりFETの特性が向上する理由を解説します。さらに、大きな電力を取り扱うパワーエレクトロニクス用のトランジスタや相補型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（CMOSFET）についても紹介します。 |
講師紹介
- 牧本 俊樹
- 早稲田大学教授
- 日本電信電話株式会社・NTT物性科学基礎研究所の特別研究員や所長などを経て、2013年より現職。III-V族化合物半導体の結晶成長とデバイス応用に関する研究に従事。1993年カリフォルニア大学サンタバーバラ校客員研究員。科学技術分野の文部科学大臣表彰(2015年)などを受賞。NHK総合の『チコちゃんに叱られる』でLED解説(2018年〜2020年)など。
