화합물 반도체

소개글

화합물 반도체에 대한 조사 레포트입니다.

목차

◎ 화합물 반도체의 정의


◎ Si 반도체와의 차이


◎ 화합물 반도체의 종류
※ III-V 족 화합물 반도체 (GaAs, GaN)
※ II-VI 족 화합물 반도체 (ZnO, ZnSe, CdS)


◎ 화합물 반도체의 제조 공정


◎ 화합물 반도체의 제조 장비
※ HWE ( Hot Wall Epitaxy )
※ MBE (Molecular Beam Epitaxy)


◎ 응용분야
※ 고온논리소자로서의 응용
※ HEMT
※ 초격자소자
※ 나노 결정의 응용 가능성


◎ Reference

본문내용

◎ 화합물 반도체의 정의

두 종류의 이상의 원소들로써 이루어진 반도체를 화합물
반도체(compound semiconductor) 라고 한다. 여기에는
여러 종류의 원소들의 조합이 가능하나 두 원소의 가전자의
합이 반드시 8 이 되도록 해야 한다.
(예외 : Ⅳ-Ⅵ compounds~PbS, PbSe, PbTe) 그러므로 IV족
원소를 중심으로 좌우 같은 간격에 위치한 원소끼리 복합물을
형성할 수 있다.

◎ Si 반도체와의 차이

화합물 반도체 구조에서는 전도대의 전자가 가전자대의 빈 자리를 찾아 에너지가 떨어질
때 에너지보존법칙에 따라 그 밴드갭 에너지 Eg만큼의 에너지가 빛에너지로 변환하여
광자(photon)를 발생한다. 이때 전도대의 전자나 가전자대의 전자는 모두 그 운동량이
‘0’ 이므로 운동량보존법칙이 저절로 만족한다.

반면 Si 반도체 같은 구조에서는 전도대에 있는 전자는 운동량이‘0’이 아니어서 가전자대의 빈 자리로 직접 옮겨갈 수가 없다. 운동량보존법칙을 만족시키기 위하여 전도대의 전자는 일단 운동량을‘0’으로 줄이기 위하여 중간 단계를 거쳐야만 가전자대로 옮겨갈 수 있다. 이 중간 과정을 거치게 되면 전도대의 전자가 가전자대로 떨어지더라도 원래 가지고 있던 에너지가 빛에너지로 다 변환되지 않는다. 이로 인해 이런 구조에서는 빛의 생성이 어렵다.

◎ 화합물 반도체의 종류

※ III-V 족 화합물 반도체 (GaAs, GaN)

GaAs 화합물 반도체는 붉은색 LED, LD 등 광소자에 사용된다. 주로 다이오드 구조로 응용되며 자체결함과 n형, p형 도핑이 중요한 문제이다. 성장 시 EL2 결함이 흔히 생성된다. 인위적인 불순물을 첨가하지 않은 시료에서 주로 관찰되며 깊은 에너지 준위를 갖는다. 이 깊은 에너지 준위로 인해 기술적으로 중요한 고저항 GaAs 기판 제작이 가능하다. 빛에 의해 준안정상태인 EL2* 상태로 전이되고 140 K 이상 온도에서 EL2 상태로 되돌아오는 성질을 갖는다. 전자구조계산을 통해 EL2 결함의 원자구조와 거동이 알려졌다. EL2 결함은 그림 (a)에 나타낸 Ga 위치에 As이 들어간 As 반위치 결함으로 알려져 있다. 빛을 받았을 경우 그림 (b)와 같이 큰 격자 이동을 동반하며 EL2* 상태로 전이된다.

참고 자료

◎ Reference


http://cgi.postech.ac.kr/cgi-bin/class/eece557/spboard/board.cgi?id=nano1

http://www.ece.jnu.ac.kr

https://www.auk.co.kr

www.ksie.or.kr

http://register.itfind.or.kr/Report01/200812/ETRI/ETRI-0319/ETRI-0319.PDF