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新教科書シリーズ
半導体の電子物性工学
Physics and Electronic Properties of Semiconductor Devices

慶應義塾大学名誉教授　工博　太田英二・
慶應義塾大学名誉教授　工博　坂田　亮共著

Ａ５判／392頁／定価6050円（本体5500円＋税10％）／2005年8月5日発行
ISBN 978-4-7853-6113-6 （旧ISBN 4-7853-6113-1）　 C3055

　本書は、半導体と固体物性の基本的な考え方、半導体素子における物理を理解するための教科書として、固体物理の基礎から半導体素子の動作に至るまでを懇切丁寧に解説したものである。数式の展開も逐次追って書かれ、また、理解を深めるための例題やノート、付録があり、この分野の初学者が独力で学ぶのに配慮された構成となっている。
　読者対象：大学３年生くらい～

目次（章タイトル）　　→ 詳細目次

1．半導体物性の基礎
2．真性半導体と不純物半導体
3．半導体に流れる電流
4．過剰キャリアと再結合
5．半導体の結合

詳細目次　　

序文

1．半導体物性の基礎
　1.1　固体の中の電子状態
　　1.1.1　自由電子－量子力学入門を兼ねて－
　　1.1.2　有限の大きさの箱の中にある１個の電子の状態
　1.2　電子の統計分布
　　1.2.1　フェルミエネルギー
　　1.2.2　自由電子の状態密度
　　1.2.3　フェルミ‐ディラックの分布関数
　1.3　周期的ポテンシャル
　　1.3.1　原子の中の電子
　　1.3.2　物質の周期性と結晶格子
　　1.3.3　電子の感じるポテンシャル
　1.4　エネルギー帯構造
　　1.4.1　ポテンシャルの周期性と電子状態
　　1.4.2　周期的ポテンシャルの影響
　　1.4.3　群速度と有効質量
　　1.4.4　許容バンドの中の電子状態
　　1.4.5　周期的ポテンシャルがある場合の状態密度
　1.5　電子と正孔
　　1.5.1　電界中のバンド電子
　　1.5.2　運動する電荷による電流－導体と絶縁体－
　　1.5.3　導体と絶縁体－２次元の場合－

2．真性半導体と不純物半導体
　2.1　半導体の特徴とその分類
　2.2　元素半導体と化合物半導体
　　2.2.1　元素半導体と半金属
　　2.2.2　化合物半導体
　2.3　電流キャリアの数密度
　　2.3.1　真性半導体
　　2.3.2　有効状態密度
　　2.3.3　真性半導体のフェルミエネルギー
　　2.3.4　$pn$ 積と真性半導体のキャリア数密度
　2.4　不純物半導体
　　2.4.1　半導体中の不純物
　　2.4.2　不純物にあける電子の統計
　　2.4.3　電気的中性条件と補償
　　2.4.4　キャリア数密度と温度依存性

3．半導体に流れる電流
　3.1　キャリアの輸送と散乱
　　3.1.1　電界中のキャリアの輸送
　　3.1.2　散乱断面積
　　3.1.3　格子振動による散乱
　　3.1.4　イオン化不純物散乱
　　3.1.5　中性不純物散乱
　　3.1.6　全散乱緩和時間と合成移動度
　3.2　キャリアの輸送方程式
　　3.2.1　分布関数と輸送方程式
　　3.2.2　電気伝導率（電界のある場合）
　　3.2.3　空間的な不均一の影響
　　3.2.4　キャリアの拡散（濃度勾配のある場合）
　　3.2.5　電流磁気効果（磁気のある場合）

4．過剰キャリアと再結合
　4.1　過剰キャリアとその影響
　　4.1.1　過剰キャリアと生成・再結合
　　4.1.2　電気伝導率への影響
　　4.1.3　過剰キャリアによる空間電荷の遮蔽
　4.2　キャリアの再結合
　　4.2.1　直接再結合
　　4.2.2　直接再結合による少数キャリア寿命
　　4.2.3　間接再結合
　　4.2.4　禁制帯中のエネルギー準位における電子・正孔の放出と捕獲
　　4.2.5　間接再結合による少数キャリア寿命
　4.3　過剰キャリアの統計
　4.4　キャリアの連続の式
　4.5　一様な外部電界と拡散と再結合

5．半導体の結合
　5.1　半導体の表面
　5.2　金属表面
　　5.2.1　仕事関数
　　5.2.2　ショットキー効果
　　5.2.3　金属と金属の接触
　5.3　金属‐半導体接合
　　5.3.1　ショットキー接合とオーム性接合
　　5.3.2　ショットキー接合の電気容量
　　5.3.3　界面(表面)準位の影響
　　5.3.4　金属‐半導体接触における界面準位の影響
　　5.3.5　ショットキー障壁を流れる電流（電流‐電圧特性）
　5.4　半導体‐半導体の接合
　　5.4.1　半導体‐半導体接合の作製法
　　5.4.2　$\rm{p\text{-}n}$ 接合のエネルギー帯と接合容量
　　5.4.3　$\rm{p\text{-}n}$ 接合の直流電流
　　5.4.4　$\rm{p\text{-}n}$ 接合の光起電力効果（太陽電池）
　　5.4.5　ヘテロ接合
　　5.4.6　$\rm{p\text{-}n}$ 接合の交流電流
　5.5　バイポーラトランジスタと $\rm{p\text{-}n}$ 接合デバイス
　　5.5.1　バイポーラトランジスタの動作
　　5.5.2　小信号電流増幅率
　　5.5.3　エミッタ接地の電流増幅率
　　5.5.4　バイポーラトランジスタの高周波特性
　　5.5.5　$\rm{p\text{-}n\text{-}p\text{-}n}$ 素子（サイリスタ）
　　5.5.6　接合型電界効果トランジスタ（J-FET）
　5.6　金属‐絶縁体‐半導体（MIS，MOS）構造とデバイス
　　5.6.1　金属‐絶縁体‐半導体（MIS，MOS）のバンド構造
　　5.6.2　MOS構造の接合容量
　　5.6.3　MOS型電界効果トランジスタ（MOS-FET）
　　5.6.4　MOS構造の電子素子

付録
　付録A　
　　A.1　電子の分布構造
　　A.2　未定係数 $\alpha$ と $\beta$ を決める
　付録B
　　B.1　周期的ポテンシャル－強束縛の近似－
　　B.2　原子が $2$ 個の場合
　　B.3　原子が $3$ 個の場合
　　B.4　多数の原子がある場合

参考文献
索引