읽고 기록하는 삶

CHAPTER 2 ​ Introduction to Quantum Mechanics 지난 글에서 Energy Quanta에 대해 다뤘습니다. 오늘은 먼저 양자역학에 대해 알아보기 전에, 짚고 넘어가야 할 3가지 원리 중 파동-입자의 이중성에 대해 알아보겠습니다. ​ 2.1.2 Wave-Particle Duality 바로 이전의 포스트에서 광파(light wave)를 잠깐 언급한 적이 있습니다. 광전 효과에서 광파(light wave)는 마치 입자처럼 거동합니다. 충분한 에너지를 갖는 광자(photon)가 금속의 표면에 있는 전자를 때린다(knock)고 했던 표현 기억하시나요? 이것이 입자처럼 거동한다는 것을 의미합니다. 광파는 넓은 의미에서 전자파(electromagnetic wave)인데요, 전자파가 입..

CHAPTER 2 ​Introduction to Quantum Mechanics 2.1 Pricniples of Quantum Mechanics 오늘부터 양자 역학에 대해 간략하게 알아보겠습니다. 거시 세계에서는 고전 역학에 의해 충분한 설명이 잘 되는 반면, 미시 세계에서는 고전 역학으로는 설명이 되지 않는 현상이 일어납니다. 우리가 다루려고 하는 반도체 소자는 크기가 매우 작기 때문에, 반도체 소자에서 전류-전압 특성을 이해하기 위해서는 전자의 거동을 이해할 필요가 있습니다. 따라서, 미시 세계에서의 전자의 거동을 이해하기 위해서 양자 역학에 대해 알아보려는 것이 이 장의 목적입니다. 먼저 양자역학에 대해 알아보기 전에, 짚고 넘어가야 할 3가지 원리에 대해서 먼저 살펴보겠습니다. 2.1.1 Ener..

​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 ..

1.4 The Diamond Structure 이전에 1.3.2 Basic Crystal Structures에서 SC, BCC, FCC에 대해 다뤘었었는데요. 오늘은 다이아몬드 구조에 대해서 알아보겠습니다. 우리가 흔히 반도체 물질이라고 알고 있는 Silicon은 4족 원소로서, 다이아몬드 구조입니다. 4족의 또 다른 원소로서 Germanium 또한 같은 구조를 같습니다. 앞서 진행했던 방법과 동일하게 다이아몬드 구조의 Unit cell을 살펴보고, 그와 관련된 parameter들을 알아보겠습니다. 먼저 다음 그림들을 보겠습니다. 1.3.3에서 다뤘던 구조들보다 확연하게 복잡한 구조를 가지고 있는데요. 위의 Figure 1.11은 다이아몬드 구조의 Unit cell을 표현한 것입니다. 그 밑의 사진 Fi..

1.3 Space Lattices 1.3.3 Crystal Planes and Miller Indices 실제 크리스탈을 사용할 때 크리스탈을 여러 목적에 맞게 잘라서 사용합니다. 이 과정에서 표면은 필연적으로 발생할 수밖에 없습니다. 반도체 디바이스는 그러한 표면에 또는 표면 근처에서 공정이 이루어지기 때문에, 표면의 특성이 디바이스에 직접적으로 영향을 줍니다. 따라서 표면을 잘 만들어야 성능이 좋은 반도체 디바이스를 만들 수 있습니다. 그렇다면 먼저 표면에 대해 표현을 할 수 있어야겠죠? 오늘은 그 방법에 대해 간단하게 알아보겠습니다. 예제를 통해서 설명드리겠습니다. Figure 1.6을 보면, 어떤 평면이 표현되어 있습니다. 앞서 살펴봤던 lattice와 lattice point들이 표현되어 있는 ..

1.3 Space Lattices 1.3.2 Basic Crystal Structures 앞에서, Unit cell과 Primitive cell, lattice, lattice point, lattice constant에 대해서 정의하였습니다. 이번엔 앞서 정의했던 것을 바탕으로, 대표적인 4가지 Crystal Structure에 대해 살펴보겠습니다. (a)는 단순 입방체(Simple Cubic), (b)는 체심 입방체(Body-Centered Cubic), (c)는 면심 입방체(Face-Centered Cubic)이라고 합니다. 줄여서 SC, BCC, FCC라고 부릅니다. 나머지 한 가지 경우는 다이아몬드 구조의 경우인데, 이는 1.4절에서 다루도록 하겠습니다. 이와 같이, 어떤 물질의 크리스탈 구조와..

1.3 Space Lattices 이제, Single crystal materials에 대해서 더 자세히 알아보겠습니다. 앞에서 살펴보았듯이, Single crystal materials은 원자 또는 분자의 배열이 전체 부피에 걸쳐서 나타난다고 하였습니다. 즉, 다르게 말하면 원자 또는 분자의 주기적 배열이 전체를 이룬다고 할 수 있습니다. 이러한 원자들의 주기적 배열을 격자(lattice)라고 합니다. 1.3.1 Primitive and Unit Cell 먼저 다음과 같은 그림을 살펴보겠습니다. Figure 1.2를 보면 여러 점들이 2차원 상에서 표현된 것을 볼 수 있습니다. 이러한 각자의 점들을 격자점(Lattice Point)라고 합니다. 결론부터 말씀드리면, Crystal = Lattice + ..

1.2 Types of Solids ​ 고체의 일반적인 유형은 세 가지가 있습니다. 각각의 유형들은 물질 내의 입자들의 규칙적인 배열의 크기에 따라 분류됩니다. 여기서 말하는 규칙적인 배열이란, 어떤 공간 상에서 원자 또는 분자들이 갖는 기하학적 배열 또는 주기성을 말합니다. 이러한 규칙성의 정도에 따라 무정형(Amorphous), 다결정(PolyCrystalline), 단결정(Single Crystal)으로 나뉩니다. ​ ⅰ) 무정형(Amorphous) Amorphous materials는 원자 또는 분자들의 배열이 매주 적은 규칙성을 보이는 물질입니다. ​ ⅱ) 다결정(PolyCrystalline) Polycrystalline materials는 무정형보다는 더 많이, 원자 또는 분자들의 배열이 규칙..

1.1 Semiconductor Materials 반도체란 금속과 절연체 사이의 전도성을 갖는 재료를 말합니다. 반도체를 나누는 일반적인 두 가지 분류가 있습니다. 첫 번째는 주기율표 상에서 4족에 위치해 있는 반도체입니다. 이를 the elemental semiconductor materials라고 합니다. 이러한 반도체는 Silicon 또는 Germanium과 같이 한 종류의 원소로 구성되어 있습니다. Silicon은 가장 흔한 반도체 재료로 알려져 있습니다. 두 번째는 주기율표 상의 3족과 5족의 원소들로 이루어진 혼합물 반도체입니다. 이를 the compound semiconductor materials라고 합니다. 이러한 반도체는 두 가지 혹은 그 이상의 원소들로 구성되어 있습니다. 하나의 화합..

오늘부터 학교에서 배운 것을 이 책과 함께 복습하며 글을 올릴 생각입니다. 목차는 다음과 같습니다. PART 1 - Semiconductor Material Properties Chapter 1 The Crystal Structure of Solids Chatper 2 Introduction to Quantum Mechanics Chapter 3 Introduction to the Quantum Theory Chatper 4 The Semiconductor in Equilibrium Chatper 5 Carrier Transport Phenomena Chapter 6 Nonequilibrium Excess Carriers in Semiconductors PART 2 - Fundamental Semicon..