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書籍詳細

  光デバイス入門
- pn接合ダイオードと光デバイス -

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末益崇 筑波大教授 博士(工学) 著

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発行年月日:2018/05/10 , 判 型: A5,  ページ数:192頁

ISBN:978-4-339-00910-1,  定 価:2,700円 (本体2,500円+税)

本書は,固体物理学を習い始めた大学3,4 年生が,固体物理をベースに光デバイスの大枠を直観的に理解できるように,基礎的な内容に絞ってまとめた書籍である。また,理解の助けになるように各章に章末問題を付けた。

【目次】

1. 結晶構造とエネルギーバンド構造
1.1 はじめに
1.2 結晶系と空間格子
1.3 半導体の結晶構造(Si,GaAsを例に)
1.4 エネルギーバンド構造
1. 結晶構造とエネルギーバンド構造
1.1 はじめに
1.2 結晶系と空間格子
1.3 半導体の結晶構造(Si,GaAsを例に)
1.4 エネルギーバンド構造
1.5 k空間
 1.5.1 フーリエ級数
 1.5.2 逆格子
 1.5.3 ブリユアン域
1.6 エネルギーバンドとは
 1.6.1 1電子のシュレディンガー方程式
 1.6.2 ブロッホの定理
 1.6.3 空格子のエネルギーバンド
 1.6.4 ほとんど自由な電子のバンドにおけるエネルギーギャップ
章末問題

2. 半導体物性の基礎
2.1 はじめに
2.2 真性半導体のキャリヤ密度・キャリヤ密度のエネルギー分布
 2.2.1 状態密度
 2.2.2 電子およびホール密度
 2.2.3 キャリヤ密度のエネルギー分布
2.3 不純物ドープ半導体のキャリヤ密度・キャリヤ密度のエネルギー分布
 2.3.1 n型半導体
 2.3.2 電子密度のエネルギー分布
 2.3.3 p型半導体
 2.3.4 ホール密度のエネルギー分布
2.4 光学遷移の基本形
 2.4.1 自然放出,誘導放出,光吸収
 2.4.2 誘導放出割合を高めるには
2.5 キャリヤ再結合および生成の過程
 2.5.1 バンド間遷移による再結合
 2.5.2 禁制帯内の局在準位を介した再結合
 2.5.3 オージェ再結合
 2.5.4 光吸収によるキャリヤ生成
2.6 キャリヤ輸送
2.7 欠陥
2.8 ホール効果
章末問題

3. pn接合ダイオード
3.1 はじめに
3.2 空乏層幅と内蔵電位
3.3 空乏層容量
3.4 電流連続の式
3.5 暗状態の電流電圧特性
3.6 半導体ヘテロ接合
3.7 金属-半導体接合
 3.7.1 ショットキー接合とオーミック接合
 3.7.2 ショットキーダイオードの電流電圧特性
 3.7.3 オーミック接合
3.8 完全空乏近似の妥当性について
章末問題

4. 光検出素子の基礎
4.1 はじめに
4.2 光吸収係数とキャリヤ生成割合
4.3 動作モードについて
 4.3.1 太陽電池モード
 4.3.2 フォトダイオードモード
 4.3.3 ショットキーダイオード
 4.3.4 APDモード
 4.3.5 光伝導セル
4.4 応答速度
 4.4.1 CR時定数
 4.4.2 走行時間
4.5 雑音
 4.5.1 ショット雑音
 4.5.2 熱雑音
 4.5.3 光検出器の性能を表す指標
章末問題

5. 太陽電池
5.1 はじめに
5.2 太陽光のスペクトル
5.3 光生成キャリヤの輸送メカニズム
5.4 光電流密度
5.5 光照射下のキャリヤ密度分布と電流電圧特性
 5.5.1 p型中性領域について
 5.5.2 空乏領域について
 5.5.3 n型中性領域について
5.6 表面再結合
5.7 先端技術の導入によるエネルギー変換効率向上の歴史
 5.7.1 タンデム型太陽電池
 5.7.2 表面再結合の抑制
5.8 結晶Si太陽電池エネルギー変換効率向上の歴史
章末問題

6. 化合物半導体
6.1 はじめに
6.2 種類について
6.3 化合物半導体の禁制帯幅と格子定数
6.4 半導体積層構造の結晶成長方法
章末問題

7. 発光ダイオード
7.1 はじめに
7.2 半導体で自然放出を実現するには
7.3 ホモ接合ダイオードからダブルヘテロ接合ダイオードへ
7.4 静特性と動特性
章末問題

8. レーザダイオード(LD)
8.1 はじめに
8.2 LDの基本構造
8.3 導波モードについて
8.4 LDの動作原理
8.5 レーザ発振の条件
8.6 単一モードレーザ
8.7 活性層の低次元化
8.8 静特性と動特性
 8.8.1 あらまし
 8.8.2 静特性
 8.8.3 動特性
章末問題

付録
引用・参考文献
索引

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