| 第1章 半導体の物理 1 |
| 1.1 半導体とは 1 |
| 1.2 結晶の周期性と格子振動 3 |
| 1.3 半導体のエネルギー帯構造 8 |
| 1.3.1 自由電子モデル 8 |
| 1.3.2 ブロッホの定理 13 |
| 1.3.3 ブリルアン領域 15 |
| 1.3.4 半導体のエネルギー帯 18 |
| 1.4 有効質量 19 |
| 1.5 正孔の概念 21 |
| 1.6 電子統計 22 |
| 1.6.1 状態密度 22 |
| 1.6.2 真性半導体 24 |
| 1.6.3 不純物半導体 27 |
| 第2章 電気伝導 33 |
| 2.1 電流の担い手 33 |
| 2.2 電子のドリフト運動と移動度 34 |
| 2.3 電子散乱の機構 38 |
| 2.4 伝導電子の拡散 39 |
| 2.5 キャリアの生成と再結合 40 |
| 2.6 ホール効果 43 |
| 第3章 pn接合型デバイス 49 |
| 3.1 pn接合と電位障壁 49 |
| 3.2 少数キャリアの注入とpn接合の整流特性 52 |
| 3.3 トンネルダイオード 57 |
| 3.4 バイポーラトランジスタ 57 |
| 第4章 界面の物理と電界効果トランジスタ 65 |
| 4.1 界面の物性 65 |
| 4.1.1 仕事関数と電子親和力 65 |
| 4.1.2 金属・半導体接合 71 |
| 4.2 金属・半導体接合の電気的特性 71 |
| 4.2.1 界面障壁を乗り越えるキャリアによる電流 71 |
| 4.2.2 量子力学的なトンネル電流 74 |
| 4.2.3 空乏層中でのキャリアの発生・再結合 75 |
| 4.3 MOS構造の物理 76 |
| 4.3.1 MOS構造の基礎 76 |
| 4.3.2 表面ポテンシャルと表面電荷 80 |
| 4.4 MOS構造の静電容量 84 |
| 4.4.1 実際のMOS構造 85 |
| 4.5 MOSFETの基本動作特性 88 |
| 4.5.1 強反転領域での電気的特性 89 |
| 4.5.2 弱反転領域での電気的特性 92 |
| 4.6 短チャネルMOSFET特有の問題点 95 |
| 4.6.1 ゲートしきい低電圧の低下 95 |
| 4.6.2 パンチスルー現象 97 |
| 4.6.3 キャリア速度の飽和とMOSFET特性 98 |
| 4.6.4 インパクトイオン化現象と素子特性 98 |
| 4.7 各種MOSFETの構造 99 |
| 4.8 基板バイアス効果 100 |
| 4.9 電荷転送素子(CCD) 103 |
| 4.9.1 電荷転送素子の基本動作原理 103 |
| 4.9.2 電荷転送効率 104 |
| 4.9.3 CCD撮像素子 109 |
| 第5章 光電効果デバイス 111 |
| 5.1 光吸収 111 |
| 5.2 発光ダイオード(LED) 115 |
| 5.3 半導体レーザ 119 |
| 5.4 光検出デバイス 125 |
| 5.4.1 光導電セル 125 |
| 5.4.2 フォトダイオード 128 |
| 5.4.3 アバランシェフォトダイオード 129 |
| 第6章 量子井戸デバイス 135 |
| 6.1 量子井戸とは 135 |
| 6.2 二次元電子ガスの状態密度 137 |
| 6.3 変調ドープと高電子移動度トランジスタ 142 |
| 6.4 その他のヘテロ構造トランジスタ 148 |
| 6.5 多重量子井戸レーザ 150 |
| 第7章 その他のデバイス 153 |
| 7.1 ガンダイオード 153 |
| 7.2 磁気センサ 158 |
| 7.3 量子ホール効果を用いた標準抵抗 161 |
| 付録 163 |
| A 電子散乱と緩和時間 163 |
| A.1 変形ポテンシャル型音響フォノン散乱 163 |
| A.2 無極性光学フォノン散乱 163 |
| A.3 極性光学フォノン散乱 165 |
| A.4 等価バレー(谷)間散乱 165 |
| A.5 不等価バレー(谷)間散乱 166 |
| A.6 イオン化不純物散乱 166 |
| A.7 その他の散乱 167 |
| B 磁気抵抗効果 168 |
| C パリスティック伝導とランダウアー公式 170 |
| D 捕獲と再結合(ショックレー・リードの統計) 171 |
| E 誘導放出と分布反転 180 |
| F 遷移確率と吸収係数の導出 183 |
| G インパットダイオード 190 |
| H 圧力センサ 198 |
| 参考文献 203 |
| 索引 207 |
図書
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