初歩から学ぶ半導体工学
内容紹介
量子力学から始め、バンド構造・不純物半導体・輸送現象やpn接合・
MOS構造・MOS電界効果トランジスタなどといった基礎の部分をていねいに解説。
目次
［目次］
第1章 量子力学の基礎
1.1 波の表現
1.2 位相速度と群速度
1.3 物質波としての電子
1.4 不確定性原理
1.5 シュレーディンガー方程式と波動関数
1.6 1次元の井戸型ポテンシャル
1.7 スピンとパウリの排他原理
1.8 3次元の井戸型ポテンシャル
1.9 トンネル効果
1.10 時間に依存しない摂動論
1.11 時間に依存する摂動論
第2章 水素原子から物質へ
2.1 水素原子
2.2 水素分子
2.3 s軌道あるいはp軌道からなる物質
第3章 バンド理論
3.1 結晶の周期性と結晶構造
3.2 金属自由電子論
3.3 ブロッホの定理
3.4 1次元空格子の電子構造
3.5 1次元結晶格子のバンドギャップ
3.6 2次元および3次元格子のバンドギャップ
3.7 1次元の強結合近似
3.8 2次元の強結合近似
第4章 半導体のバンド構造
4.1 強結合近似のバンド構造
4.2 k·p摂動(1)：バンド端の詳細構造
4.3 k·p摂動(2)：面心立方格子の空格子に基づく計算
4.4 有効質量と運動方程式
4.5 正孔
4.6 真性半導体のキャリア密度の温度依存性
第5章 不純物半導体
5.1 ドナーとアクセプター
5.2 浅い準位を有する不純物中心の有効質量近似
5.3 ドナー不純物に束縛された電子の空間分布
5.4 不純物半導体におけるキャリア密度の温度依存性
第6章 格子振動
6.1 格子振動とは
6.2 1次元単原子格子
6.3 1次元2原子格子
6.4 3次元の格子振動
6.5 フォノン
6.6 格子比熱
第7章 キャリアの輸送現象
7.1 オームの法則
7.2 ホール効果
7.3 移動度の温度依存性
7.4 ボルツマン方程式
7.5 散乱プロセスの計算
7.6 緩和時間の計算
第8章 光学的性質
8.1 物質中の電磁波
8.2 バンド間遷移
8.3 ドナーに束縛された電子の光励起
第9章 pn接合
9.1 pn接合の形成方法
9.2 拡散電流
9.3 pn接合近傍で生じる現象
9.4 pn接合の熱平衡状態におけるバンド図
9.5 連続の式
9.6 順方向電流
9.7 逆方向電流
9.8 接合容量
9.9 pn接合におけるトンネル効果
第10章 MOS構造
10.1 MOS構造とは
10.2 蓄積層・空乏層・反転層における電場分布およびポテンシャル分布
10.3 Si表面の電子
10.4 理想MOSの容量
10.5 理想MOSでない場合
第11章 MOS電界効果トランジスタ
11.1 MOS電界効果トランジスタの構造
11.2 MOS電界効果トランジスタの動作原理(1)：線形領域
11.3 MOS電界効果トランジスタの動作原理(2)：一般的な電流―電圧特性
11.4 MOS電界効果トランジスタの動作原理(3)：飽和領域
11.5 移動度
11.6 閾値電圧
11.7 サブスレッショルド・スロープ
11.8 基板バイアス効果
第12章 集積回路
12.1 CMOSインバータの構造
12.2 CMOSインバータにおけるpチャネル型MOSFETの動作原理
12.3 CMOSインバータにおけるpチャネル型MOSFETの動作原理の数式を用いた考察
12.4 CMOSインバータの動作原理の数式を用いた考察
12.5 CMOSインバータのスイッチング特性
12.6 スケーリング
第13章 界面の量子化
13.1 Si-MOS反転層電子の量子化
13.2 擬2次元電子系の電子状態
13.3 Si-MOS反転層の電子状態
13.4 磁場下における2次元電子系とエッジ状態
13.5 ヘテロ接合