半導体

語釈1.

結晶中の電子や正孔がとなりの原子に動きそうで動かない物質。金属のような導体と分子結晶やイオン結晶のような絶縁体材料。

要は金属結晶は導体で、それ以外のイオン結晶、共有結晶、分子結晶は半導体。絶縁体は、半導体の中でも、導電率が小さく、電子雪崩が起きにくい材料です。

真性半導体、不純物半導体¹⁾、縮退半導体、不定比半導体、有機半導体などがあります²⁾。バンドギャップ ⊿_ε 〔J〕が比較的小さい物質。一般に金属は温度が上がると電気抵抗（抵抗率 ρ 〔Ω·m〕）が大きくなりますが、半導体は逆に電気抵抗（抵抗率 ρ 〔Ω·m〕）が小さくなります³⁾。

ケイ素(Si)やゲルマニウム(Ge)を使った半導体が有名で、高純度の真性半導体をゾーンメルト法などで得てそられから不純物を添加してｎ型半導体やｐ型半導体を作ります。電子や正孔のかわりにイオンがキャリアとなる固体は固体電解質とよばれます。アンチモン化インジウム(InSb)のような化合物半導体も使われています。金属酸化物の不定比半導体もあります。コピー機のドラムなど有機半導体も活躍しています。

電子回路に使われるトランジスタ、ダイオード、コンピュータのＣＰＵなどの半導体デバイスはｎ型半導体やｐ型半導体を構造化したものです。かさばる真空管にとってかわって、電子機器の小型軽量化を可能にしました。集積回路では、多くの機能を実現します⁴⁾。また半導体セラミックコンデンサとしても応用されます。

半導体上にたくさんの回路を構成した素子を集積回路といいます。クリーンルームでフォトリソグラフィー技術を使って製造します山形県産業科学館⁵⁾半導体のつくり方⁶⁾⁷⁾。オペアンプやロジックＩＣなどがあります⁸⁾⁹⁾。

コンピュータや携帯電話など、現代の生活に半導体技術は欠かせません¹⁰⁾株式会社ルネサス北日本セミコンダクタ米沢工場¹¹⁾。

【関連講義】

無機工業化学,半導体と印刷、フォトリソグラフィー（２０１０Ａ）半導体と印刷、フォトリソグラフィー（２０１０Ａ）¹²⁾

無機工業化学,半導体と印刷、フォトリソグラフィー（２０１１Ａ）半導体と印刷、フォトリソグラフィー（２０１１Ａ）¹³⁾

【動画】フォトリソグラフィー¹⁴⁾

ピカッとさいえんす「フォトリソグラフィー」

http://c1.yz.yam…

【動画】イルミネーション～半導体～¹⁵⁾

四丁目サイエンス劇場「発光ダイオードと電球」

http://c1.yz.yam…

【材料】

シリコン

【関連書籍】

¹⁶⁾

¹⁷⁾

¹⁸⁾

¹⁹⁾

• (1) 齋藤安俊・齋藤一弥. 金属酸化物のノンストイキオメトリーと電気伝導. 内田老鶴圃, 1987. .
• (2) 井上 勝也 著. 現代物理化学序説 改訂版. 培風館, 198. .
• (3) 竹内淳. 高校数学でわかる半導体の原理. 講談社ブルーバックス, 2007. .
• (4) 小島昇. 電子部品図鑑. 誠文堂新光社, 2007. .
• (5) 立花　和宏. お散歩の中にサイエンスを探し求めて♪：山形県産業科学館. https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=688.  (参照2006-04-04).
• (6) 妹能晴弥;立花和宏;仁科辰夫;. 品質管理：半導体のつくり方. https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=1338.  (参照2007-04-06).
• (7) 松林光男、渡辺弘. イラスト図解　工場のしくみ. 日本実業出版社, 2004. p.23.
• (8) 中村英二、吉沢康和. 新訂物理図解. 第一学習社, 1984. .
• (9) 西久保靖彦. よくわかる最新半導体の基本と仕組み. 秀和システム, 2003. .
• (10) 数研出版編集部. 視覚でとらえるフォトサイエンス化学図録. 数研出版, 1998. .
• (11) 仁科 辰夫. 仁科先生の工場見学ルポ：株式会社ルネサス北日本セミコンダクタ米沢工場. https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=955.  (参照2006-05-01).
• (12) 立花和宏. 無機工業化学：半導体と印刷、フォトリソグラフィー（２０１０Ａ）. https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=3238.  (参照2010-06-28).
• (13) 立花和宏. 無機工業化学：半導体と印刷、フォトリソグラフィー（２０１１Ａ）. https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=3554.  (参照2011-07-04).
• (14) 立花　和宏. ピカッとさいえんす：フォトリソグラフィー. https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=3489.  (参照2011-01-31).
• (15) 立花　和宏. ピカッとさいえんす：イルミネーション～半導体～. https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=1874.  (参照2007-12-01).
• (16) 野村正勝・鈴鹿輝男. 最新工業化学―持続的社会に向けて―. 講談社サイエンティフィク, 2004. p.158.
• (17) 数研出版編集部. 視覚でとらえるフォトサイエンス物理図録. 数研出版, 2006. .
• (18) 中村英二、吉沢康和. 新訂物理図解. 第一学習社, 1984. .
• (19) 山下正通、小沢昭弥. 現代の電気化学. 丸善, 2012. .

語釈2.

語釈3.