반도체물성이론

소개

반도체 기초이론

목차

1. 결정의 종류
2. 결정의 구조
3. 밀러 Index
*양자역학의 기초
4. 양자역학이란?
5. 페르미온과 파울기우배타율
6. 수소모델과 최외각 전자
7. K-Space
*에너지 밴드
8. 공유결합과 에너지 밴드
9. 에너지 갭이 생기는 이유
10. Direct 반도체와 Indirect 반도체
11. Density of state
12. 페르미 에너지와 분포함수
13. 페르미 레벨은 왜 평탄한가?
14. 분포함수의 성질
15. 유효 질량의 개념
16. 홀의 개념
17. Donor 와 Acceptor 그리고 그레벨
18.그밖의 에너지 밴드와 성질들
*반도체 평형상태의 기본성질
19. 캐리어 농도와 Effective Density of state
20. Mass Action Law
21. 캐리어 농도의 온도 의존성과 Chage Neutrality
22. Gauss and poisson 법칙

본문내용

1. 결정의 종류
▶?고체는 단결정, 다결정, 비정질 이 세가지로 나눌 수 있다. 이 세가지가 모두 반도체에 쓰이므로 잘 구별할 필요가 있다.
▶ 결정이라함은 `분자의 규칙적인 배열` 이라고 정의 할 수 있다. 이 규칙적인 배열이 고체 전체에 균일하게 이루어져 있으면 단결정이라 한다. 그런데 부분적으로는 결정을 이루지만 전체적으로는 하나의 균일한 결정이 아닌 경우를 다결정이라 부른다. 비정질이라 함은 고체이지만 분자가 무작위로 배열되어 규칙이 없는 경우를 말한다. ? ▶?다이아몬드는 단결정이다. 돌맹이는? 보통은 다결정이다. 그리고 대부분의 금속은 다결정이다.?이 다결정과 단결정은 경계가 애매하다. 예를 들어보자, 만약에 부분 부분의 결정이 1센티미터 정도되는 결정이 모인 집합은 단결정인가 다결정인가? 그것은 상황에 따라 정의될수 있을 것이다. 지름이 20센티되는 8인치 실리콘 웨이퍼 (wafer) 전체의 크기를 생각하면 이것은 물론 다결정이라고 해야한다.
▶ 16메가디램 (Mega DRAM, 1Mega=100만)은 기억셀의 전체 길이가 2 마이크론 (micrometer=1/1000 미리)이 못된다. 이 트랜지스터 입장에서 보면은 1cm의 크기는 단결정으로 보일 것이다. 그러므로 단결정과 다결정은 그것을 사용하는 상황이 어떤가에 따라 단결정, 다결정이 정의 된다.

<중 략>

위 그림은 intrinsic 페르미레벨을 0으로 보았을 때이다. 그림 4.1.1에 보인 것은 무언가 설명을 하기 위한 것이라면, 이 그림은 실제 값을 넣어 사실적으로 그렸다. 단 carrier의 값 자체즉 y축은 그냥 normalize 시킨 것이다.그림 4.2.1는 intrinsic 반도체일 경우라면 다음의 그림 4.2.2(a)는 페르미레벨이 intrinsic 페르미레벨 (Ei) 보다 0.2eV 아래에 있는 P 형 반도체 일 경우의 홀의 농도 이다. 페르미레벨이 변화함에 따라 각 state가 전자로 채워질 확률이 변화하여 전자와 홀의 농도가 변화한 것이다. y축은 그림 4.2.1에 대한 상대값을 나타내었는데 y값을 2000배로 한 것이다. 페르미 레벨이 0.2eV 아래로 향하면 Hole의 농도가 2000 배 이상 증가함을 알 수 있다. 당연하다고 이젠 독자여러분도 이해할 수 있을것이다. 0.0259eV 마다 e1 (=2.72) 만큼씩 증가하므로 0.2eV 변화에 대해 2000배 정도 증가하는 것이다. 이 경우 전자의 농도는 그림 4.2.2(a)에서는 거의 보이지 않는다. 이것을 크게 확대한 것이 그림 4.2.2(b)이다. 이것은 y축을 2000분의 1로 한 것이다. 예를 들어 최고 치의 값을 서로 곱해보면 기존의 그림 4.2.1 값의 제곱과 거의 비슷함을 알 수 있을 것이다. N 형 반도체에 대해서도 마찬가지가 된다.

참고자료

· 없음