科学技術と共に歩む

1.　半導体物理の基礎
1.1　はじめに
1.2　結晶内の電子とバンド構造のモデル
1.3　キャリヤのドリフトの運動方程式
1.4　ヘテロ構造とヘテロ接合
1.5　量子井戸へのキャリヤの閉込め
1.6　フォノン
1.7　まとめ
演習問題1
2.　キャリヤ散乱の理論
2.1　はじめに
2.2　散乱の量子論
2.3　不純物散乱
2.4　フォノン散乱
　　2.4.1　音響フォノン散乱
　　2.4.2　非有極性光学フォノン散乱
　　2.4.3　有極性光学フォノン散乱
2.5　キャリヤ・キャリヤ散乱
　　2.5.1　プラズモン散乱
　　2.5.2　2体散乱
2.6　非放物線的バンド内でのキャリヤの散乱
2.7　擬2次元電子ガスの散乱
　　2.7.1　音響フォノン散乱と非有極性光学フォノン散乱
　　2.7.2　有極性光学フォノンによる散乱
2.8　その他の散乱機構
　　2.8.1　合金散乱
　　2.8.2　圧電効果散乱
　　2.8.3　擬2次元電子の界面ラフネス散乱
　　2.8.4　擬2次元電子のイオン化不純物散乱
2.9　まとめ
演習問題2
3.　キャリヤ輸送のモンテカルロ計算
3.1　はじめに
3.2　1粒子モンテカルロ法
　　3.2.1　キャリヤの運動のシミュレーション
　　3.2.2　ドリフト過程の計算
　　3.2.3　散乱過程の計算
　　3.2.4　電子のドリフト速度の計算
3.3　多粒子モンテカルロ法
　　3.3.1　多数のキャリヤの運動のシミュレーション
　　3.3.2　速度オーバーシュート現象のシミュレーション
3.4　まとめ
演習問題3
4.　モンテカルロデバイスシミュレーション
4.1　はじめに
　　4.1.1　デバイスモデリング
　　4.1.2　時間ステップと格子サイズの検討
4.2　デバイスモデル内の粒子の運動
　　4.2.1　初期条件の設定
　　4.2.2　粒子の運動と境界条件
4.3　空間電荷分布とポテンシャル計算
　　4.3.1　空間電荷分布の計算
　　4.3.2　有限差分法によるポアソン方程式の解法
4.4　デバイス特性の抽出
4.5　デバイスシミュレーションの実際例
　　4.5.1　GaAs MESFETのシミュレーション
　　4.5.2　AlGaAs HBTのシミュレーション
　　4.5.3　擬2次元電子ガスの輸送の計算
　　4.5.1　シリコンMOSFETのシミュレーション
4.6　まとめ
演習問題4
5.　バランス方程式によるデバイスシミュレーション
5.1　はじめに
5.2　バランス方程式の導出
　　5.2.1　キャリヤ濃度のバランス方程式
　　5.2.2　運動量のバランス方程式
　　5.2.3　エネルギーのバランス方程式
　　5.2.4　n,v,wについてのバランス方程式
　　5.2.5　非放物線形バンドの扱い
5.3　緩和レートとその計算
5.4　特定の半導体のためのバランス方程式モデルの例
　　5.4.1　シリコンのためのバランス方程式モデル
　　5.4.2　ガリウムヒ素のためのバランス方程式モデル
5.5　バランス方程式の数値計算
　　5.5.1　バランス方程式の陽解法
　　5.5.2　バランス方程式の陰解法
　　5.5.3　仮想時間を用いた陽解法
5.6　デバイスシミュレーションの実際例
　　5.6.1　AlGaAs HBTのシミュレーション
　　5.6.2　シリコンMOSFETのシミュレーション
5.7　バランス方程式モデルの簡単化
　　5.7.1　一谷モデル
　　5.7.2　エネルギー輸送モデル
　　5.7.3　ドリフト拡散モデル
　　5.7.4　簡単化モデルによるAlGaAs HBTの解析例
5.8　まとめ
演習問題5
付録
付録1　物理定数，材料定数
　　A.1.1　物理定数
　　A.1.2　材料定数
付録2　三角ポテンシャル内の擬2次元電子ガス
付録3　調査振動子の量子論
付録4　数値計算についての補足
　　A.4.1　三角対角行列のLU分解法
　　A.4.2　式（5.111）の行列要素
付録5　フロッピーディスクのプログラムについて
　　A.5.1　バルクGaAs内の電子輸送の1粒子モンテカルロ計算
　　A.5.2　バルクシリコン内の電子輸送の多粒子モンテカルロ計算
　　A.5.3　GaAsダイオードの多粒子モンテカルロ解析
　　A.5.4　擬2次元電子輸送の多粒子モンテカルロ計算
　　A.5.5　バランス方程式によるシリコンダイオードの解析（陰解法）
引用・参考文献
演習問題の解答
索引