半導体光デバイス

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半導体光デバイス

  • 著者名:山口浩一
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  • コロナ社(2021/07発売)
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  • ISBN:9784339009347

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内容説明

高度化する光通信・光情報処理システムは多くの半導体光デバイスに支えられている。本書では,半導体中の電子の状態や挙動,光との相互作用などの基礎物性を学び,光デバイスの動作原理や基本特性をわかりやすく解説した。

目次

1.固体内の電子状態・エネルギーバンド構造
1.1 はじめに
1.2 真空中の電子と水素原子の電子
1.3 金属内の自由電子
1.4 金属内の電子のエネルギー分布
1.5 半導体結晶内の電子状態
1.6 半導体内の伝導電子と正孔の挙動
1.7 半導体のエネルギーバンド構造

2.半導体のキャリヤ
2.1 真性半導体(キャリヤの熱生成と再結合)
2.2 外因性半導体(n型半導体とp型半導体)
2.3 キャリヤ濃度とフェルミ準位

3.キャリヤの輸送現象
3.1 結晶内の電子波の電気伝導
3.2 キャリヤの熱運動
3.3 ドリフト運動・移動度
3.4 キャリヤの散乱
3.5 ホール効果
3.6 キャリヤの拡散
3.7 キャリヤの連続式(ドリフト・拡散モデル)
3.8 キャリヤの誘電緩和

4.金属からの電子放出
4.1 熱電子放出
4.2 電界電子放出
4.3 二次電子放出
4.4 光電子放出

5.半導体の接合
5.1 pn接合
 5.1.1 pn接合のエネルギーバンド図
 5.1.2 空乏層
 5.1.3 擬フェルミ準位
 5.1.4 バイアス印加pn接合のエネルギーバンド図
 5.1.5 直流バイアス印加pn接合の電流-電圧特性
 5.1.6 交流小信号印加pn接合の電流-電圧特性
 5.1.7 空乏層容量
 5.1.8 拡散容量
 5.1.9 逆方向電流
 5.1.10 降伏現象
5.2 金属-半導体接合
 5.2.1 ショットキー接触とオーム接触
 5.2.2 ショットキー接触の電流-電圧特性
5.3 半導体ヘテロ接合
 5.3.1 ヘテロ接合のエネルギーバンド構造
 5.3.2 ヘテロ接合の電流-電圧特性
5.4 量子井戸構造・超格子構造
 5.4.1 量子井戸構造
 5.4.2 量子井戸構造内の電子のエネルギー状態
 5.4.3 量子井戸構造の電子の状態密度
 5.4.4 超格子構造

6.半導体における発光と光吸収
6.1 光学遷移の基礎
6.2 バンド間における光学遷移
6.3 励起子の光学遷移
6.4 不純物準位を介した光学遷移
6.5 非発光性再結合

7.発光デバイス
7.1 発光デバイスの半導体材料
7.2 発光ダイオード(LED)
7.3 半導体レーザ(LD)
 7.3.1 半導体レーザの基本原理
 7.3.2 半導体レーザの基本特性
 7.3.3 半導体レーザの構造
7.4 量子井戸(QW)レーザ

8.受光デバイス
8.1 受光デバイスの半導体材料と光吸収係数
8.2 光伝導素子
8.3 ショットキー接合フォトダイオード
8.4 pn接合フォトダイオード
 8.4.1 pn接合フォトダイオード
 8.4.2 pinフォトダイオード
8.5 アバランシェフォトダイオード(APD)

9.太陽電池
9.1 太陽電池の動作原理
9.2 太陽電池の電流-電圧特性
9.3 太陽光スペクトル
9.4 電力変換効率と損失
9.5 多接合タンデム型太陽電池
9.6 中間バンド型太陽電池

10.半導体の光導波路・光変調器
10.1 半導体光導波路
10.2 半導体光変調器

付録
A.1 シュレーディンガー波動方程式
A.2 波束と不確定性原理
A.3 ダイヤモンド構造と閃亜鉛鉱構造
A.4 物理定数表
A.5 各種半導体の室温における物性定数(バンドギャップの大きい順)

参考文献
索引