'포항공대' 물리실험, 반도체 전기전도도의 온도의존성에 따른 게르마늄의 에너지 갭 측정

소개글

<포항공대 물리학과 물리실험 과목 레포트>
현대 반도체의 기본인 에너지 밴드(띠 이론) 이론을 알아보는 실험입니다. 반도체 물질 Ge (게르마늄)의 가전자띠와 전도띠 사이의 에너지 간격(에너지 갭)을 측정합니다. 온도에 따라 반도체의 전기전도도가 달라지는 효과를 이용하여 Ge의 에너지 갭을 측정한 후 실제값과 비교합니다.

초록-도입-이론-실험방법-결과 및 분석-결론 순서이며, 실제 실험한 데이터와 직접 그린 그림(실험 모식도), 그래프가 포함되어 있습니다.
워드로 작성되어 있어 본문 글, 그림, 수식, 그래프의 복사 붙여넣기가 쉽습니다!

아래와 같은 학생에게 도움이 될 것입니다.
1. 해당 과목을 수강하여 참고할 보고서가 필요한 물리학과 학생
2. 일반물리 실험 보고서 작성 요령이 어려운 공대 학생
3. 양자역학, 원자론 등 과학에 관심이 많은 고등학생

목차

1. 초록 (Abstract)
2. 도입 (Introduction)
3. 이론 (Theory)
4. 실험방법 (Experiment)
5. 결과 및 분석 (Result & Analysis)
6. 결론 (Conclusion)

본문내용

띠 이론에 따르면 반도체에서 전기가 흐르려면 가전자 띠의 전자가 전도 띠로 도약하여야 한다. 이 때 가전자 띠와 전도 띠 사이의 에너지 간격을 에너지 갭이라고 한다. 본 실험에서는 전기전도성이 온도에 반비례함을 이용하여 게르마늄의 에너지 갭을 측정한다. 게르마늄 보드를 끼운 Hall effect module에 일정한 전류를 공급하면서 이 때의 온도와 전압을 측정하고 저항을 구해내어 전기전도성과 온도의 관계를 얻어낸다. 실험에서 측정한 게르마늄의 에너지 갭은 0.7 eV로 문헌값보다 4.5% 큰 값인데, 이는 에너지 갭의 온도의존성을 무시하였기 때문이라 생각한다. 이를 반영한 새로운 식을 사용하면 오차를 줄일 수 있을 것이다

서론
반도체는 열 등의 에너지를 통해 전기전도도를 급격하게 변화시킬 수 있는 물질로, 증폭장치, 계산 장치를 구성하는 집적회로를 만드는데 쓰여, 전자기기를 만드는데 필수적인 물질이다. 개개로 떨어져 있는 원자 주위의 전자상태는 양자역학적으로 기술되는 속박된 에너지 상태를 가진다.

참고 자료

Concepts of MODERN PHYSICS, Arthur Beiser, McGraw Hill, 6th edition, p.132~135.
Barry N. Taylor of the Data Center in close collaboration with Peter J. Mohr of the Physical Measurement Laboratory's Atomic Physics Division, Termed the "2014 CODATA recommended values
Atomic structure, electronic structure, and band offsets L. Lin, and J. Robertso Appl. Phys. Lett. 97, 242902 (2010)
Y. P. Varshni. Temperature Dependence of The Energy gap in Semiconductors. Physica. 1967. Page 149-154.