スピントロニクス特論のシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
スピントロニクス特論 科目番号
Course number
43ELELD501
科目名称(英語)
Course title(English)
Advanced Lectures on Spintronics
授業名称
Class name
スピントロニクス特論
教員名 河原 尊之
Instructor KAWAHARA Takayuki
開講年度学期 2022年度 前期
Year/Semester 2022 First Semester
曜日時限 火曜4限
Class hours Tuesday 4th Period
開講学科
Department
工学研究科 電気工学専攻 
外国語のみの科目
(使用言語)
Course in only foreign
languages (languages)
-
単位
Course credit
2.0 授業の主な実施形態
Main class format
オンライン授業(非同期)/Online (asynchronized remote)
概要
Descriptions
電子の電荷の制御(エレクトロニクス)とスピンの制御を同時に扱う技術分野をスピントロニクスと呼び、ナノテクノロジーの時代になって現れた分野である。しかしながら、既にハードディスク、センサ、メモリへと広くかつ重要な応用が広がっている。ここでは、メモリ及び環境発電の分野への応用に繋がる技術について、その基礎的な内容から議論していく。
The technical field that handles the control of electron charge (electronics) and the control of spin simultaneously is called spintronics, a field that emerged in the era of nanotechnology. However, wide and important applications have already been extended to hard disks, sensors, and memories. In this course, the technology leading to the application to the fields of memory and energy harvesting will be discussed from the basics.
目的
Objectives
新しい分野ながら発展しているスピントロニクスの理解を深め、研究の最前線を知る。
Understanding of spintronics, which is developing in a new field, and learn the cutting edge of its research
到達目標
Outcomes
磁性体、磁気抵抗効果について定量的な議論ができる。
スピン流の性質的について定量的な議論ができる。
主要な応用について議論ができる。
Can discuss quantitatively on magnetic materials and magnetoresistance effect
Can discuss quantitatively on the nature of spin current
Can discuss major applications
履修上の注意
Course notes prerequisites
量子力学を履修している方が望ましい。
Desirable to complete taking quantum mechanics
アクティブ・ラーニング科目
Teaching type(Active Learning)
課題に対する作文
Essay
小テストの実施
Quiz type test
-
ディベート・ディスカッション
Debate/Discussion
- グループワーク
Group work
-
プレゼンテーション
Presentation
反転授業
Flipped classroom
-
その他(自由記述)
Other(Describe)
-
準備学習・復習
Preparation and review
教科書を授業の進度に従って通読すること。
To read textbooks according to the progress of the class.
成績評価方法
Performance grading
policy
中間レポート又はプレゼンテーション(50%)、期末レポート又はプレゼンテーション(50%)。
Evaluated by internal report or presentation (50%) and end-of-term report or presentation (50%).
学修成果の評価
Evaluation of academic
achievement
・S:到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A:到達目標を十分に達成している
・B:到達目標を達成している
・C:到達目標を最低限達成している
・D:到達目標を達成していない
・-:学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S:Achieved outcomes, excellent result
・A:Achieved outcomes, good result
・B:Achieved outcomes
・C:Minimally achieved outcomes
・D:Did not achieve outcomes
・-:Failed to meet even the minimal requirements for evaluation
教科書
Textbooks/Readings
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
 
・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below.
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
参考書・その他資料
Reference and other materials
猪俣 浩一郎 著「スピントロニクス入門―物理現象からデバイスまで」内田老鶴圃
授業計画
Class plan
1 電磁気学纏めⅠ: Maxwell方程式、電磁ポテンシャル
2 電磁気学纏めⅡ: 双極子
3 磁性、第2量子化と線形応答理論: 基礎事項の復習
4 局在電子系: 孤立原子内の電子状態を議論
5 結晶場: 結晶中の電子状態を議論
6 遍歴電子系: 結晶中の遍歴電子の性質を議論
7 局在スピン系: 局在スピンの相互作用を議論
8 磁気秩序Ⅰ: 磁化の性質を議論Ⅰ
9 磁気秩序Ⅱ: 磁化の性質を議論Ⅱ
10 磁気抵抗効果: GMR、TMRなどを議論
11 スピン流Ⅰ: スピン流の基礎について議論
12 スピン流Ⅱ: LLG方程式他について議論
13 主な応用:HDDヘッドの進展、メモリ応用について議論
14 スピントロニクスの展開: トポロジカル絶縁体、AI素子応用などについて議論
15 まとめ: 内容全体と今後の課題をまとめる

1 Electromagnetism Summary I: Maxwell's equations, electromagnetic potential
2 Electromagnetism Summary II: Dipole
3 Magnetism, second quantization and linear response theory: Review and summary
4 Delocalized electron system: Discuss the electronic state in a lone atom
5 Crystal field: Discuss the electronic state in the crystal
6 Itinerant electron system: Discuss the properties of itinerant electrons in crystals
7 Localized spin system: Discuss the interaction of localized spins
8 Magnetic order I: Discuss the nature of magnetization I
9 Magnetic order II: Discuss the nature of magnetization II
10 Magnetoresistive effect: Discuss GMR, TMR, and others.
11 Spin current I: Discuss the basics of spin current
12 Spin current II: Discuss the LLG equations and others
13 Main applications: Discuss the progress of HDD heads and memory
14 Development of spintronics: Discussing topological insulators, AI device applications, and others
15 Summary: Summary and future issues
教職課程
Teacher-training course
実務経験
Practical experience
企業にてスピントロニクスのメモリ応用を手掛け、世界初のSTT-RAM開発とそのシステム展開活動を推進。
Worked on spintronics memory application at a company, developed the world's first STT-RAM, and promoted its system deployment activities.
教育用ソフトウェア
Educational software
-
備考
Remarks
994D579
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