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

소개

<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.

참고자료

· 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.