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書籍詳細

  基礎からわかるナノデバイス

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青柳克信 東工大名誉教授・立命館大特別招聘教授 工博 著

石橋幸治 理化学研究所 工博 著

高柳英明 東京理科大教授 理博 著

中ノ勇人 NTT物性科学基礎研究所 博士(工学) 著

平山祥郎 東北大教授 工博 著

発行年月日:2011/03/22 , 判 型: A5,  ページ数:252頁

ISBN:978-4-339-00823-4,  定 価:3,672円 (本体3,400円+税)

ナノエレクトロニクスの物理現象や,簡単なナノデバイスについての,第一線の研究者による初学者のための教科書。電子,スピン,フォトン,クーパーペアの量子力学的振る舞いを基礎から解説し,デバイス応用にまで言及している。

【目次】

1. 電子
1.1 金属の電気伝導の基礎
1.1.1 電気伝導のモデルと長さスケール
1.1.2 Esaki-Tsuの電流の式(一次元の場合)
1.1.3 ランダウアー公式とコンダクタンスの量子化
1. 電子
1.1 金属の電気伝導の基礎
1.1.1 電気伝導のモデルと長さスケール
1.1.2 Esaki-Tsuの電流の式(一次元の場合)
1.1.3 ランダウアー公式とコンダクタンスの量子化
1.2 ナノ構造・ナノデバイスの材料
1.2.1 GaAs/AlGaAs界面に形成される二次元電子ガス
1.2.2 斜め蒸着法
1.2.3 カーボンナノチューブ,半導体ナノワイヤ
1.3 電子の波動性に起因する現象
1.3.1 弱局在効果
1.3.2 メゾスコピック試料に見られる電子波干渉効果
1.4 単電子トンネル効果と量子ドット
1.4.1 電流バイアス単一接合
1.4.2 電圧バイアス二重接合(単電子トランジスタ)
1.4.3 量子ドットと人工原子
1.4.4 人工原子と電磁波の相互作用
1.4.5 二重結合量子ドット
1.5 ナノデバイスへの応用
1.5.1 単電子ロジック
1.5.2 単電子メモリ
1.5.3 量子ドットセルオートマトン
1.5.4 電流標準への応用
1.5.5 量子コンピューティングと電荷形量子ビット
引用・参考文献
 
2. スピン
2.1 はじめに
2.2 スピンの基礎
2.2.1 運動量,角運動量に成り立つ交換関係
2.2.2 スピン演算子
2.2.3 昇降演算子
2.2.4 J2,Jzの固有値に関する考察
2.2.5 スピンの状態
2.3 スピン1/2の系
2.3.1 電子スピンの基礎
2.3.2 パウリ行列表示
2.3.3 S(v)行列の物理的な意味
2.4 スピンと磁場の相互作用とスピンの回転
2.4.1 スピン回転演算子
2.4.2 静磁場中に置かれたスピン
2.4.3 スピン状態の時間発展
2.5 磁気共鳴とスピン量子ビット
2.5.1 電子スピン共鳴,核磁気共鳴
2.5.2 振動磁場印加によるスピンの回転
2.5.3 一般的な量子二準位系への拡張
2.5.4 スピン量子ビット
2.6 電子スピンと核スピンの相互作用
2.6.1 超微細相互作用
2.6.2 超高感度NMR
2.6.3 核スピン量子ビット
2.6.4 電子スピン・核スピン複合量子ビット
2.7 スピントロニクスの物理とデバイス応用
2.7.1 巨大磁気抵抗効果
2.7.2 トンネル磁気抵抗効果
2.7.3 電流による磁壁の移動
2.7.4 希釈(希薄)磁性半導体
2.7.5 スピン・軌道相互作用
2.7.6 スピン注入・スピン検出
2.7.7 スピンホール効果
引用・参考文献
 
3. フォトン
3.1 序論
3.2 ナノ構造での光物性を知るための基礎知識
3.2.1 ヘテロ構造
3.2.2 半導体量子井戸における電子状態
3.2.3 状態密度
3.3 ナノ構造での発光特性
3.3.1 量子井戸での発光特性
3.3.2 量子細線の発光特性
3.3.3 量子ドットの発光特性
3.4 ナノ構造を用いた光デバイス
3.4.1 カスケードレーザ
3.4.2 量子細線,量子ドットレーザ
3.5 フォトニック結晶
3.5.1 フォトニック結晶序論
3.5.2 フォトニックバンドギャップ
3.5.3 群速度異常
3.5.4 負の屈折率
3.5.5 スーパプリズム
3.5.6 フォトニック結晶光導波路
引用・参考文献
 
4. クーパーペア
4.1 超伝導量子回路と超伝導量子ビット
4.2 入門「超伝導入門」
4.2.1 金属の電子状態
4.2.2 超伝導転移
4.2.3 巨視的波動関数
4.2.4 小さな領域に閉じ込められた超伝導
4.2.5 超伝導電流
4.2.6 超伝導リングと磁束の量子化
4.3 ジョセフソン接合と超伝導量子ビット
4.3.1 超伝導電荷量子ビット
4.3.2 超伝導磁束量子ビット
4.3.3 超伝導位相量子ビット
4.4 超伝導量子ビットは量子ビットになれるか
4.4.1 巨視的トンネル効果
4.4.2 ジョセフソン接合のスイッチング電流
4.5 超伝導共振回路の量子化
4.5.1 LC共振回路
4.5.2 伝送線路共振器
4.6 超伝導量子ビットの状態操作
4.6.1 初期化
4.6.2 コントロール
4.7 超伝導量子ビットからの情報の読出し
4.7.1 電荷量子ビットからの情報の読出し
4.7.2 超伝導磁束量子ビットからの情報の読出し
4.7.3 位相量子ビットの読出し
4.7.4 量子ビット測定の実際の手続き
4.8 超伝導共振回路と量子ビットの結合
4.9 複数の超伝導量子ビットの結合と量子ゲート
4.10 その他の超伝導量子ビット
引用・参考文献

問の解答
索引

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