[물리전자] 1.6 고체의 불완전성(Imperfection)과 불순물(Impurity)

 

​1.6 Imperfections and Impurities in solid

​지금까지 이상적인 경우의 단결정 구조를 살펴보았습니다. 하지만 실제로 격자는 결함(defect)을 가지고 있는데요.

오늘은 이러한 결함(defect)의 종류에 대해서 알아보겠습니다.

 

1.6.1 Imperfections in Solids

ⅰ) Atomic theraml vibration

일반적으로 모든 결정(Crystal)들이 가지고 있는 유형입니다.

열 에너지에 의해 원자들이 불규칙적으로 진동하며, 그로 인해 원자들의 기하학적 주기성이 깨지게 됩니다.

이러한 Imperfection을 lattice vibration이라고 합니다.

 

ⅱ) Point defect

lattice의 어느 특정한 부분에서 원자가 없어지거나 삽입된 경우를 Point defect라고 합니다. 아래와 사진을 보겠습니다.

원자가 없어진 경우를 vacancy defect, 원자가 삽입된 경우를 interstitial defect이라고 합니다.

또한 기존의 원자가 다른 곳으로 이동하면서 빈 공간을 만들어내는 경우가 있는데, 이를 Frenkel defect라고 합니다.

 

ⅲ) Line defect

point defect는 하나의 원자에 대한 결함이었다면, line defect는 여러 개의 원자에 대한 결함입니다.

다음은 line dislocation에 대한 사진입니다.

 

 

1.6.2 Impurities in Solids

다른 원자가 crystal lattice에 존재하는 경우입니다.

외부 전자에 의해 대체(Substitutional impurity)되거나, 삽입(Interstitial impurity)된 경우가 있습니다.

 

 

지금까지 반도체 물질 내의 Imperfection과 Impurity에 대해 알아보았습니다.

결론적으로 말씀드리면, Imperfection은 자체 내부에서 발생한 문제점, Impurity는 외부 원자에 의해 발생한 문제점입니다.

이러한 문제점들로 인해 반도체의 전기적 특성이 저하될 수 있기 때문에 항상 생각하고 있어야 합니다.

다음 사진을 마지막으로 글을 마치도록 하겠습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

다음 글부터 Chapter2 Introduction to Quantum Mechanics가 시작됩니다.

감사합니다.