| 第1章 シリコンフォトクス : はじめに |
| 1.1 半導体シリコンの魅力と新たな挑戦 1 |
| 1.2 結晶シリコンの光物性 : シリコンフォトニクスの基礎 3 |
| ［1］ バンド構造 3 |
| ［2］ 吸収スペクトルと励起子 6 |
| ［3］ 励起子発光 8 |
| ［4］ 高密度電子正孔系からの発光 10 |
| 1.3 ナノ構造における発光増強 11 |
| ［1］ ナノ粒子と量子サイズ効果 12 |
| ［2］ 室温発光 14 |
| 参考文献 16 |
| 第2章 シリコン光エミッタ |
| 2.1 なぜシリコン光エミッタか？ 21 |
| 2.2 シリコン光源の可能性 22 |
| 2.3 発光の物理 24 |
| ［1］ 発光の現象論 24 |
| ［2］ 発光の量子論的説明 25 |
| ［3］ 光利得とレーザ発振 33 |
| 2.4 シリコンからの発光 35 |
| ［1］ 発光現象の分類 35 |
| ［2］ シリコンベース物質の光利得 47 |
| ［3］ シリコン光エミッタの条件 50 |
| 2.5 シリコン光エミッタ各論 52 |
| ［1］ バンド間幅射再結合 52 |
| ［2］ バンド内轄射遷移 79 |
| ［3］ 非線形分極からの輻射8 1 |
| 2.6 まとめ 82 |
| 参考文献 83 |
| 第3章 希土類添加シリコン光エミッタ |
| 3.1 シリコン系材料中のエルビウム・イオンからの発光 89 |
| 3.2 シリコンに添加した希土類イオンの発光メカニズム 91 |
| ［1］ 希土類イオン発光の起源－f電子遷移－ 91 |
| ［2］ 二準位モデル－f電子の発光遷移過程－ 93 |
| ［3］ シリコンにドープしたErイオンの発光過程 96 |
| ［4］ シリコン系材料中のErイオンのエレクトロルミネッセンス 100 |
| 3.3 Erイオンを発光中心とするシリコン新物質 101 |
| ［1］ 酸素共添加効果 101 |
| ［2］ Er/nc-SiドープSiO 102 |
| ［3］ Erを構成元素とするシリコン系発光材料－ErSiO層状結晶－ 105 |
| 3.4 Er添加シリコン光エミッタ 108 |
| ［1］ MOS構造Erドープシリコン光エミッタ 108 |
| ［2］ ErドープSi導波路型光増幅器 110 |
| ［3］ Er添加シリコン光エミッタの展望 112 |
| 参考文献 113 |
| 第4章 受光素子 |
| 4.1 光の吸収過程 119 |
| 4.2 一般的な受光素子とSOIおよびGOI利用素子 124 |
| ［1］ pinフォトダイオード 124 |
| ［2］ アバランシェフォトダイオード（APD） 125 |
| ［3］ SOIとGOIを用いた光検出器 127 |
| 4.3 ブラズモニクス 129 |
| ［1］ プラズモニクスとは 129 |
| ［2］ 表面プラズモンとナノフォトニクス 131 |
| 4.4 単電子デバイス（高感度フォトン検出に向けて）133 |
| ［1］ 単電子デバイスとクーロンブロッケイド 133 |
| ［2］ 量子ドット型Si単電子デバイス 138 |
| 4.5 単一フォトン検出 142 |
| ［1］ 光電子増倍管とアバランシェフォトダイオード 142 |
| ［2］ 量子ドット型化合物半導体デバイスによるフォトン検出 142 |
| ［3］ 量子ドット型Si系デバイスによるフォトン検出 145 |
| 参考文献 152 |
| 第5章 フォトニック結晶と光制御 |
| 5.1 フォトニック結晶とは 155 |
| ［1］ フォトニック結晶の定義 155 |
| ［2］ PCの誕生 156 |
| ［3］ 光波帯での実証とデバイスの提案 157 |
| ［4］ PCスラブの誕生 158 |
| ［5］ さまざまな光デバイスの実証 159 |
| 5.2 理論解析 160 |
| ［1］ 平面波展開法とバンド計算 160 |
| ［2］ FDTD法と光波シミュレーション 165 |
| ［3］ FDTD法を用いたバンド計算 168 |
| 5.3 作製技術 169 |
| ［1］ トップダウン型作製法 169 |
| ［2］ ボトムアップ型作製法 171 |
| ［3］ SiPCスラブの作製 173 |
| 5.4 PC導波路 174 |
| ［1］ 構造とフォトニックバンド 174 |
| ［2］ 作製と光伝搬観測 176 |
| ［3］ 微小な曲げ 177 |
| ［4］ Si細線導波路や光ファイバとの接続 178 |
| ［5］ スローライトの発生 180 |
| 5.5 PC共振器 181 |
| ［1］ 構造とモード，バンド，Q値の関係 181 |
| ［2］ モード体積 183 |
| ［3］ 具体的な構造 184 |
| 5.6 Siフォトニクスにおける点欠陥と線欠陥の応用 186 |
| ［1］ パーセル効果による発光の増強 186 |
| ［2］ 光遅延線，光バッファ 187 |
| ［3］ 結合共振器 189 |
| ［4］ チャネルドロップフィルタ 189 |
| ［5］ 非線形スイッチング 191 |
| ［6］ 動的制御，波長変換，光メモリ 192 |
| 5.7 バルクPCによる負の屈折とデバイス応用 193 |
| 5.8 Si細線光導波路との比較 195 |
| 参考文献 197 |
| 第6章 シリコン光等波路とそのデバイス応用 |
| 6.1 シリコン光等波路の特徴とその作製 201 |
| ［1］ リブ型光導波路とナノ細線型光導波路 201 |
| ［2］ シリコン光等波路作製技術 205 |
| ［3］ シリコン光導波路と光ファイバ結合技術 210 |
| 6.2 シリコン光導波路の光学非線形 212 |
| ［1］ 二光子吸収（Two Photon Absorption : TPA） 212 |
| ［2］ 自由キャリア吸収（Free Carrier Absorption : FCA） 215 |
| ［3］ 誘導ラマン散乱（Stimulated Baman Scattering : SRS） 218 |
| ［4］ 四光波混合（Four Wave Mixing : FWM） 222 |
| ［5］ 非線形屈折率（Refractive Index Change） 224 |
| 6.3 シリコン光導波路構造を有する機能デバイス 225 |
| ［1］ 超高速全光スイッチ 225 |
| ［2］ 波長変換デバイス 228 |
| ［3］ 全光論理回路デバイス 229 |
| ［4］ 誘導ラマン増幅器ラマンレーザ 232 |
| ［5］ 自己相関フォトディテクタ 236 |
| ［6］ シリコン光変調器 238 |
| ［7］ 偏光変換素子 241 |
| 参考文献 243 |
| 第7章 ビジョンチップ |
| 7.1 はじめに 247 |
| 7.2 CMOSイメージセンサ 248 |
| 7.3 ビジョンチップの基本構成 253 |
| 7.4 人工視覚用ビジョンチップ 254 |
| ［1］ 人工視覚デバイスの分類 254 |
| ［2］ 網膜下埋込み型人工視覚デバイス 259 |
| ［3］ PFM方式ビジョンチップ 262 |
| ［4］ in vitro蛙遊離網膜刺激への適用 264 |
| ［5］ パルス領域における画像前処理 265 |
| ［6］ 大規模アレイへの展開 269 |
| 7.5 ビジョンチップのバイオテクノロジーヘの応用 271 |
| ［1］ ビジョンチップとバイオテクノロジー 271 |
| ［2］ オンチップマルチモーダルビジョンチップ 272 |
| ［3］ 脳内埋込み型ビジョンチップ 275 |
| 7.6 まとめと含後の展開 278 |
| 参考文献 279 |
| 索引 283 |
| 第1章 シリコンフォトクス : はじめに |
| 1.1 半導体シリコンの魅力と新たな挑戦 1 |
| 1.2 結晶シリコンの光物性 : シリコンフォトニクスの基礎 3 |
図書
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