반도체11 반도체학과 재학생이 알려주는 반도체의 도핑(doping) 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 반도체의 전기적 특성을 조절하기 위해 의도적으로 불순물을 첨가하는 도핑에 대해 알아보도록 하겠습니다. 1. 반도체 캐리어 2. 열평형 상태의 캐리어 3. 진성 반도체 4. 도핑과 도펀트 5. 외인성 반도체 6. 외인성 반도체의 페르미 준위 7. 축퇴 반도체 1. 반도체 캐리어 캐리어란, 반도체에 전류가 흐를 수 있도록 전하를 운반하는 것을 말합니다. 캐리어의 종류는 전자(electron)와 정공(hole)이 있습니다. 전자는 많이들 아시는 대로 (-)전하를 가진 캐리어이고, 정공은 전자가 빠져나간 빈 공간을 의미합니다. 정공은 그 의미대로 공간이기 때문에 이동을 하지 않습니다. 하지만, 전자의 움직임으로 인해 마치 공간도 움직이는 것처럼 보이기 때문에 캐리어라고 하는 것입니.. 2022. 8. 19. 반도체학과 재학생이 알려주는 페르미 에너지 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 입자의 거동을 알아보는 통계적 방법 중 하나인 페르미-디랙 확률함수와 그에 따른 페르미 에너지에 대해 알아보도록 하겠습니다. 반도체는 전자와 정공 같은 캐리어를 통해 전류를 조절하고 작동합니다. 따라서 전자와 정공의 상태를 아는 것이 가장 중요합니다. 페르미 에너지는 캐리어의 분포와 특성을 알기 위해서 쓰이는 개념입니다. 1. 페르미-디랙(Fermi-Dirac) 확률함수 2. 페르미 에너지 1. 페르미-디랙(Fermi-Dirac) 확률함수 이 세계에 존재하는 입자들은 그 수가 너무 많아 입자 각각의 거동보다 많은 수의 입자 집단의 거동을 취급합니다. 그 입자 집단의 거동은 확률함수로 표현이 되고 이 확률함수는 다음과 같은 세 가지의 분포법칙을 따릅니다. 첫째, 맥스웰-볼츠만.. 2022. 8. 19. 반도체학과 재학생이 알려주는 에너지 밴드 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 반도체 에너지 밴드에 대한 이론을 살펴보겠습니다. 모든 물질은 에너지 밴드라는 띠를 가지게 됩니다. 물질은 각자의 에너지 밴드를 가지고 있습니다. 반도체는 이 에너지밴드의 폭과 간격을 조절하여 만들어지기 때문에 반도체의 성질을 결정하기 위해서는 에너지 밴드에 대한 이해가 필요합니다. 1. 에너지 밴드의 형성 2. 가전자대, 전도대, 밴드갭 3. 금속, 절연체, 반도체 1. 에너지 밴드의 형성 저번에 다룬 양자역학의 기본적인 핵심 중 파울리 배타 원리에 의해 전자의 에너지가 양자화되어 있어 불연속적인 값을 가진다는 것이었습니다. 또한 확률 밀도 함수를 이용하여 원자핵으로부터 특정 거리에 존재하는 전자의 확률을 알 수 있었습니다. 이번에는 이 확률 밀도 함수를 이용하여 전자가 .. 2022. 8. 19. 반도체학과 재학생이 알려주는 슈뢰딩거 파동 방정식 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 양자역학에서 핵심이 되는 내용인 파동 방정식에 대해 살펴보겠습니다. 1. 슈뢰딩거 파동방정식이란? 2. 시간 무관 방정식 3. 시간 의존 방정식 4. 규격화 1. 슈뢰딩거 파동 방정식이란? 파동 방정식은 말 그대로 파동의 움직임에 대해 기술한 방정식입니다. 파동방정식은 음파, 전자기파 등 일상적인 측면에도 많이 쓰이고 있습니다. 물질의 움직임과 특성을 분석하는데 파동방정식은 아주 편리한 방법 중 하나이죠. 그러나 거시 세계의 움직임을 나타내는 고전적인 파동 방정식으로는 미시 세계인 입자의 움직임을 기술하지 못합니다. 이에 따라 파동 방정식의 양자론적 수정이 불가피해지고 1926년 에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrödinger, 1887~1961)에 의해 새로운 파동 방정식.. 2022. 8. 18. 반도체학과 재학생이 알려주는 양자역학 입문 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 반도체의 구조와 원리를 이해하기 위해서 선행되어야 하는 몇 가지 이론 중 양자역학에 대한 이론을 다뤄보도록 하겠습니다. 처음 접하신 분들은 다소 어려운 내용일 수도 있겠으나 반도체에서 가장 기초적인 내용인 만큼 반드시 짚고 갈 필요가 있는 이론입니다. 1. 반도체와 양자역학 2. 에너지의 양자화 (principle of energy quanta) 3. 파동과 입자의 이중성 (wave-particle duality principle) 4. 불확정성 원리 (uncertainty principle) 5. 파울리 배타 원리 (Pauli exclusion principle) 1. 반도체와 양자역학 양자역학은 원자단위의 미시세계의 현상을 다루는 학문입니다. 주로 전자와 양자, 원자 등.. 2022. 8. 18. 이전 1 2 3 다음
