高校化学からはじめる半導体

詳細目次

第0章　半導体の発見　これは物理学？　それとも化学？
1.　物理学と化学
2.　半導体の発見，ではなかったこと
3.　半導体の発見
4.　半導体とは
5.　ファラデー後
6.　光伝導
7.　ダイオード
8.　半導体エレクトロニクス？
9.　半導体は発見されたか？
10.　バンド理論
11.　トランジスタ
12.　理論と現実
13.　再び，物理学と化学
第1章　高校“バケガク”総復習
1-1　物質の成り立ち
　1-1.1　原子の構造
　1-1.2　電子の性質：量子力学（物理の復習１）
　1-1.3　原子のエネルギー準位（物理の復習２）
　1-1.4　電子配置と周期表
　1-1.5　イオン
　1-1.6　イオン結合とイオン結晶
　1-1.7　共有結合
　1-1.8　電子の軌道と分子・結晶の形
　1-1.9　金属結合と金属結晶
1-2　物質の変化
　1-2.1　化学反応と反応熱
　1-2.2　物質の三態と状態図
　1-2.3　化学平衡の法則
　1-2.4　化学平衡の法則（つづき）
　1-2.5　反応速度と活性化エネルギー
　1-2.6　溶液の性質
　1-2.7　酸と塩基，電離平衡
　1-2.8　中和反応，酸化還元反応
演習問題
第2章　半導体とは何か？
2-1　半導体とは
　2-1.1　結合軌道と反結合軌道
　2-1.2　分子から結晶へ（バンド構造）
　2-1.3　導体と絶縁体
　2-1.4　半導体とは
　2-1.5　電子と正孔
　2-1.6　有効質量
2-2　半導体中のキャリア
　2-2.1　不純物ドーピング
　2-2.2　電子密度と正孔密度の計算
　2-2.3　フェルミ準位
　2-2.4　ドナーの，アクセプタのイオン化率とフェルミ・ディラック分布関数
　2-2.5　ドナーとアクセプタの分布関数
　2-2.6　温度とキャリア密度の関係１：化学平衡から
　2-2.7　温度とキャリア密度の関係２：フェルミ統計から
　2-2.8　実行状態密度の計算
2-3　半導体の性質
　2-3.1　電界による電気伝導
　2-3.2　ホール効果
　2-3.3　キャリアの拡散
　2-3.4　発生と再結合
　2-3.5　欠陥準位を介した再結合
　2-3.6　欠陥準位を介した発生
　2-3.7　再結合発生の一般的な理論
　2-3.8　連続の式
　2-3.9　半導体中の欠陥
　2-3.10　光と半導体（波長とエネルギー，吸収係数）
演習問題
第3章　半導体は○○からできている
3-1　半導体材料
　3-1.1　14（Ⅳ）属半導体：C，Si，Ge，Sn
　3-1.2　シリコン
　3-1.3　Ⅳ属の混晶半導体と化合物半導体
　3-1.4　Ⅲ-Ⅴ属半導体とⅡ-Ⅵ属半導体
　3-1.5　カルコパイライト半導体
　3-1.6　いろいろな無機半導体１：硫化物
　3-1.7　いろいろな無機半導体２：酸化物
　3-1.8　いろいろな無機半導体３：有機物
　3-1.9　化合物のドーピングと欠陥
3-2　半導体の作り方
　3-2.1　半導体の作り方１：単結晶ウェーハ
　3-2.2　半導体の作り方２：融液と溶液，エピキタシー
　3-2.3　半導体の作り方３：気相と真空
　3-2.4　半導体の作り方４：気体分子の化学反応
　3-2.5　半導体の作り方５：水溶液からの合成法
　3-2.6　アモルファス半導体
　3-2.7　量子井戸構造と超格子
演習問題
第4章　半導体デバイスを分析する
4-1　pn接合
　4-1.1　拡散とポテンシャル差：浸透圧
　4-1.2　pn接合の界面で起こること
　4-1.3　pn接合のバンド図
　4-1.4　pn接合での電界と電位
　4-1.5　pn接合でのキャリアの動き
　4-1.6　pn接合の電流
　4-1.7　pn接合の電気容量
　4-1.8　金属半導体接触
4-2　トランジスタと光デバイス
　4-2.1　バイポーラトランジスタ
　4-2.2　MOS（MIS）構造
　4-2.3　MOS電界効果トランジスタ
　4-2.4　受光デバイス
　4-2.5　太陽電池
　4-2.6　発光ダイオード（LED）
　4-2.7　半導体レーザ
演習問題
第5章　集積回路の作り方
　5.1　不純物拡散
　5.2　イオン打ち込み
　5.3　酸化
　5.4　エッチング
　5.5　フォトリソグラフィの原理
　5.6　フォトリソグラフィによる集積回路作製
　5.7　集積回路とは
演習問題
参考文献
演習問題　解答・解説
索引