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24 関係: 半導体、単一電子トランジスタ、平均自由行程、伝導帯、伝導電子、価電子帯、ノーベル物理学賞、トランジスタ、ヘテロ接合、ヘテロ接合 (半導体)、フェルミエネルギー、ドープ、カーボンナノチューブ、ケルビン、移動度、高電子移動度トランジスタ、量子井戸、量子ホール効果、量子コンピュータ、電子、電子移動度、MOSFET、正孔、液体ヘリウム。
半導体
半導体（はんどうたい、semiconductor）とは、電気伝導性の良い金属などの導体（良導体）と電気抵抗率の大きい絶縁体の中間的な抵抗率をもつ物質を言う（抵抗率だけで半導体を論じるとそれは抵抗器と同じ特性しか持ち合わせない）。代表的なものとしては元素半導体のケイ素（Si）などがある。 電子工学で使用されるICのような半導体素子はこの半導体の性質を利用している。 良導体（通常の金属）、半導体、絶縁体におけるバンドギャップ（禁制帯幅）の模式図。ある種の半導体では比較的容易に電子が伝導帯へと遷移することで電気伝導性を持つ伝導電子が生じる。金属ではエネルギーバンド内に空き準位があり、価電子がすぐ上の空き準位に移って伝導電子となるため、常に電気伝導性を示す。.
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単一電子トランジスタ
単一電子トランジスタ（たんいつでんしトランジスタ SET;Single Electron Transistor）は、トランジスタの一形式。.
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平均自由行程
平均自由行程（へいきんじゆうこうてい、mean free path）または平均自由行路（へいきんじゆうこうろ）とは、物理学や化学のうち、気体分子運動論において、分子や電子などの粒子が、散乱源（同じ粒子の場合もあれば、異なる粒子の場合もある）による散乱（衝突）で妨害されること無く進むことのできる距離（これを自由行程という）の平均値のことを言う。粒子が平均自由行程だけ運動すると、平均として必ず他の粒子と１回衝突する。 平均自由行程は、その系の特性や粒子により異なってくる。そのため、一般的な場合、ランダムな速度を持った粒子が、散乱源に衝突するまでの距離として、次の式で表記される。 ただし、\ellは平均自由行程（単位m）で、n は散乱源の数密度（m-3）、σは散乱時の有効断面積（m2）である。粒子の速度がマクスウェル分布に従うと仮定される場合、平均自由行程は次式で表せる。.
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伝導帯
伝導帯(でんどうたい、Conduction band)は、バンドギャップのある系において、バンドギャップの直上にある、空のバンドのこと。バンドギャップのない場合にも、価電子帯、伝導帯の区別ができる場合がある（例：半金属）。しかし、純然たる金属のバンドにおいては、価電子帯、伝導帯の区別が判然としない（区別できない）場合もある。.
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伝導電子
伝導電子（でんどうでんし、conduction electron）とは、物質（主に金属）において、電気伝導を担う電子のこと。 半導体において、伝導帯にある電子のことも伝導電子と呼ぶ（半導体において単に「電子」と言う場合、多くは伝導電子の意味になる）。価電子帯に存在する電子が、ある温度においては、絶対温度とボルツマン定数の積に値するエネルギーを受ける。このエネルギーがバンドギャップより大きい場合、価電子帯上端付近の電子が伝導帯へと励起され、この電子が伝導電子として振舞うことになる。金属においては、フェルミ準位が伝導帯内に存在するため、この熱的励起のエネルギーが非常に小さくともフェルミ準位以上のエネルギー帯域に電子が存在することになる。強く束縛を受けない伝導電子を自由電子と呼ぶ。 固体中の伝導電子は原子のポテンシャルによってある程度の束縛を受ける。真空中における自由電子は任意のエネルギーを持てるのに対し、結晶中の電子では、その結晶周期性に起因して、運動量（波数）に制限が生じるため、ブリュアンゾーンが生じ、またバンド構造を取る。 しかし電子に部分的に占有されているエネルギーバンドにある電子は自由電子的に振る舞い、格子振動（フォノン）との相互作用などを示すほか、エネルギー準位の占有確率はフェルミ統計に従う。半導体の場合、伝導帯の底付近の電子は、本来の電子の質量とは異なる有効質量を持つ自由電子のように振る舞う。.
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価電子帯
金属、および半導体・絶縁体のバンド構造の簡単な模式図 価電子帯（かでんしたい、valence band）とは、絶縁体や半導体において、価電子によって満たされたエネルギーバンドのこと。荷電子帯とも表記される。 絶対零度において「電子を含む一番エネルギーの高いバンド」が完全に電子で満たされている場合、これを狭義の充満帯 (filled band) と呼ぶ。これは絶縁体や半導体にのみ存在する。特に共有結合型結晶の充満帯を、価電子帯と呼ぶ。価電子帯の頂上から伝導帯の底までのギャップが、バンドギャップである。半導体や絶縁体においては、バンドギャップ中にフェルミ準位が存在する。 金属では価電子を含むバンドに空き準位がある（バンド中にフェルミ準位がある）ため、価電子がそのまま伝導電子（自由電子）となる。これに対し、半導体や絶縁体においては通常、価電子にバンドギャップを超えるエネルギーを与えて価電子帯から伝導帯へ励起することで、初めて伝導電子を得られる。完全に電子で占有された価電子帯では、電流は流れない。 なお広義には、電子で満たされた全てのエネルギーバンドを充満帯と呼ぶ。 Category:電子 Category:電子状態 Category:半導体.
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ノーベル物理学賞
ノーベル物理学賞（ノーベルぶつりがくしょう、Nobelpriset i fysik）は、ノーベル賞の一部門。アルフレッド・ノーベルの遺言によって創設された6部門のうちの一つ。物理学の分野において重要な発見を行った人物に授与される。 ノーベル物理学賞のメダルは、表面にはアルフレッド・ノーベルの横顔（各賞共通）、裏面には宝箱を持ち雲の中から現れた自然の女神のベールを科学の神が持ち上げて素顔を眺めている姿（化学賞と共通）がデザインされている。.
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トランジスタ
1947年12月23日に発明された最初のトランジスタ（複製品） パッケージのトランジスタ トランジスタ（transistor）は、増幅、またはスイッチ動作をさせる半導体素子で、近代の電子工学における主力素子である。transfer（伝達）とresistor（抵抗）を組み合わせたかばん語である。によって1948年に名づけられた。「変化する抵抗を通じての信号変換器transfer of a signal through a varister または transit resistor」からの造語との説もある。 通称として「石」がある（真空管を「球」と通称したことに呼応する）。たとえばトランジスタラジオなどでは、使用しているトランジスタの数を数えて、6石ラジオ（6つのトランジスタを使ったラジオ）のように言う場合がある。 デジタル回路ではトランジスタが電子的なスイッチとして使われ、半導体メモリ・マイクロプロセッサ・その他の論理回路で利用されている。ただ、集積回路の普及に伴い、単体のトランジスタがデジタル回路における論理素子として利用されることはほとんどなくなった。一方、アナログ回路中では、トランジスタは基本的に増幅器として使われている。 トランジスタは、ゲルマニウムまたはシリコンの結晶を利用して作られることが一般的である。そのほか、ヒ化ガリウム (GaAs) などの化合物を材料としたものは化合物半導体トランジスタと呼ばれ、特に超高周波用デバイスとして広く利用されている（衛星放送チューナーなど）。.
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ヘテロ接合
ヘテロ接合（ヘテロせつごう） ⇔ ホモ接合.
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ヘテロ接合 (半導体)
ヘテロ接合（英語：heterojunction）とは、異なる半導体同士の接合である。通常は格子整合系または格子定数が近い材料系で作られる。.
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フェルミエネルギー
量子力学や物性物理学においてフェルミエネルギー (Fermi energy)あるいフェルミ準位（Fermi level）とは、相互作用のないフェルミ粒子系（理想フェルミ気体）の絶対零度での化学ポテンシャルのことであり、E_Fと表される。 また理想フェルミ気体の化学ポテンシャルを、絶対零度では「フェルミエネルギー」、有限温度では「フェルミ準位」と区別して呼ぶこともある。このように定義した場合、絶対零度でフェルミ準位とフェルミエネルギーは等しくなる。.
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ドープ
ドープ (dope) またはドーピング (doping) とは、結晶の物性を変化させるために少量の不純物を添加すること。 特に半導体で重要な操作で、不純物の添加により電子や正孔（キャリア）の濃度を調整する他、禁制帯幅などのバンド構造や物理的特性などを様々に制御するのに用いる。 添加する不純物をドーパントと呼ぶ。半導体の場合、キャリアとして電子を供給するドーパントをドナー、正孔を供給するドーパントをアクセプタと呼ぶ。.
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カーボンナノチューブ
ーボンナノチューブ（carbon nanotube、略称CNT）は、炭素によって作られる六員環ネットワーク（グラフェンシート）が単層あるいは多層の同軸管状になった物質。炭素の同素体で、フラーレンの一種に分類されることもある。 単層のものをシングルウォールナノチューブ (SWNT)single-wall nanotube、多層のものをマルチウォールナノチューブ (MWNT)multi-wall nanotube という。特に二層のものはダブルウォールナノチューブ (DWNT)double-wall nanotube とも呼ばれる。.
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ケルビン
ルビン（kelvin, 記号: K）は、熱力学温度（絶対温度）の単位である。国際単位系 (SI) において基本単位の一つとして位置づけられている。 ケルビンの名は、イギリスの物理学者で、絶対温度目盛りの必要性を説いたケルビン卿ウィリアム・トムソンにちなんで付けられた。なお、ケルビン卿の通称は彼が研究生活を送ったグラスゴーにあるから取られている。.
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移動度
移動度（いどうど）とは、電場により、荷電粒子が移動するときの、移動のしやすさを示す値.
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高電子移動度トランジスタ
電子移動度トランジスタ(こうでんしいどうど-、High Electron Mobility Transistor)は、半導体ヘテロ接合に誘起された高移動度の二次元電子ガス(2DEG)をチャネルとした電界効果トランジスタのことで、英語の単語の頭文字を取ってHEMT(ヘムト)と呼ばれる。1979年に富士通研究所の三村高志により発明された。構造上の特徴からヘテロFET (HFET、hetero-FET)、ヘテロ接合FET (HJFET、Hetero-Junction-FET)と呼ばれることもある。一般に化合物半導体で作製され、GaAs系、InP系、GaN系、SiGe系などがある。.
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量子井戸
量子井戸 (りょうしいど、quantum well) とは、電子の移動方向が束縛された状態のこと。もしくは、レーザーなどで用いられる同状態を得るための構造のこと。 MBEやMOCVDなどの結晶成長法を用い、厚さにしてnmオーダー（nm：ナノメートル.
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量子ホール効果
量子ホール効果（りょうしホールこうか、quantum hall effect）は、半導体‐絶縁体界面や半導体のヘテロ接合などで実現される、2次元電子系に対し強い磁場（強磁場）を印加すると、電子の軌道運動が量子化され、エネルギー準位が離散的な値に縮退し、ランダウ準位が形成される現象を指す。ランダウ準位の状態密度は実際の試料では不純物の影響によってある程度の広がりを持つ。この時、フェルミ準位の下の電子は、波動関数が空間的に局在するようになる。これをアンダーソン局在という。 そして絶対温度がゼロ度（.
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量子コンピュータ
量子コンピュータ （りょうしコンピュータ、英語：quantum computer） は、量子力学的な重ね合わせを用いて並列性を実現するとされるコンピュータ。従来のコンピュータの論理ゲートに代えて、「量子ゲート」を用いて量子計算を行う原理のものについて研究がさかんであるが、他の方式についても研究・開発は行われている。 いわゆる電子式など従来の一般的なコンピュータ（以下「古典コンピュータ」）の素子は、情報について、「0か1」などなんらかの2値をあらわすいずれかの状態しか持ち得ない「ビット」で扱う。量子コンピュータは「量子ビット」 (qubit; quantum bit、キュービット) により、重ね合わせ状態によって情報を扱う。 n量子ビットがあれば、2^nの状態を同時に計算できる。もし、数千qubitのハードウェアが実現した場合、この量子ビットを複数利用して、量子コンピュータは古典コンピュータでは実現し得ない規模の並列コンピューティングが実現する。2^以下）で数千年かかっても解けないような計算でも、例えば数十秒といった短い時間でこなすことができる、とされている。--> 量子コンピュータの能力については、計算理論上の議論と、実際に実現されつつある現実の機械についての議論がある。#計算能力の節を参照。.
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電子
電子（でんし、）とは、宇宙を構成するレプトンに分類される素粒子である。素粒子標準模型では、第一世代の荷電レプトンに位置付けられる。電子は電荷−1、スピンのフェルミ粒子である。記号は e で表される。また、ワインバーグ＝サラム理論において弱アイソスピンは−、弱超電荷は−である。.
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電子移動度
電子移動度（でんしいどうど、electron mobility）とは、固体の物質中での電子の移動のしやすさを示す量であり、本来の表記は，易動度が正しい。したがって、単に移動度という場合はキャリアの移動のしやすさを示す。半導体の場合、キャリアとは、電子および正孔のことである。.
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MOSFET
MOSFET（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）は、電界効果トランジスタ (FET) の一種で、LSIの中では最も一般的に使用されている構造である。材質としては、シリコンを使用するものが一般である。「モス・エフイーティー」と呼ばれたり、「MOS-FET」と記述されることもあり、IGFETやMISFETがMOSFETとほぼ同義で用いられることがある。ユリウス・エドガー・リリエンフェルトが考案した。.
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正孔
正孔（せいこう）は、ホール（Electron hole または単にhole）ともいい、物性物理学の用語。半導体（または絶縁体）において、（本来は電子で満たされているべき）価電子帯の電子が不足した状態を表す。たとえば光や熱などで価電子が伝導帯側に遷移することによって、価電子帯の電子が不足した状態ができる。この電子の不足によってできた孔（相対的に正の電荷を持っているように見える）が正孔（ホール）である。 半導体結晶中においては、周囲の価電子が次々と正孔に落ち込み別の場所に新たな正孔が生じる、という過程を順次繰り返すことで結晶内を動き回ることができ、あたかも「正の電荷をもった電子」のように振舞うとともに電気伝導性に寄与する。なお、周囲の価電子ではなく、伝導電子（自由電子）が正孔に落ち込む場合には、伝導電子と価電子の間のエネルギー準位の差に相当するエネルギーを熱や光として放出し、電流の担体（通常キャリアと呼ぶ）としての存在は消滅する。このことをキャリアの再結合と呼ぶ。 正孔は、伝導電子と同様に、電荷担体として振舞うことができる。正孔による電気伝導性をp型という。半導体にアクセプターをドーピングすると、価電子が熱エネルギーによってアクセプタ準位に遷移し、正孔の濃度が大きくなる。また伝導電子の濃度に対して正孔の濃度が優越する半導体をp型半導体と呼ぶ。 一般に正孔のドリフト移動度（あるいは単に移動度）は自由電子のそれより小さく、シリコン結晶中では電子のおよそ1/3になる。なお、これによって決まるドリフト速度は個々の電子や正孔の持つ速度ではなく、平均の速度であることに注意が必要である。 価電子帯の頂上ではE-k空間上で形状の異なる複数のバンドが縮退しており、それに対応して正孔のバンドも有効質量の異なる重い正孔(heavy hole)と軽い正孔(light hole)のバンドに分かれる。またシリコンなどスピン軌道相互作用が小さい元素においてはスピン軌道スプリットオフバンド（スピン分裂バンド）もエネルギー的に近く（Δ.
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液体ヘリウム
容器の中の液体ヘリウム ヘリウムは、-269 ℃(約4 K)という極低温で液体として存在する。ヘリウムの安定な同位体には大多数を占めるヘリウム4と非常に希少なヘリウム3の2種類しかないが、沸点や臨界点は、同位体によって異なる。1気圧、沸点でのヘリウム4の密度は、約125 g/lである。 物性研究においても特に超伝導体や高磁場を発生する電磁石の冷却のために寒剤として多用される。このため規模の大きい大学や研究機関では、利便性の向上やコスト低減のために利用後の気化したヘリウムの回収配管とともに液化装置を所有していることが多い。.
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