semiconductor

기본적으로 반도체의 정의는 도체와 절연체(insulator)의 중간적인 성질을 띄는 것을 말한다. 이때 성질은 전도도와 같은 전기적 특성을 가리킨다. 

 

일반적으로 전도도는 band gap의 크기에 따라 크면 절연체 작으면 도체 중간정도면 도체와 절연체의 중간적인 정도가 되어 전도도를 조절하여 switch같은 효과를 줄 수 있고 이러한 특징 덕분에 다양하게 응용이 가능한 것이다.   

물질 구조:

물질의 구조는 crystalline의 경우 lattices에 따라 simple cubic, body centered cubic, face centered cubic 로 나뉜다.  FCC가 가장뺴곡하게 원자들이 차있는 경우이다. 그런데 이때 얼마나 빼곡히 원자들이 배열되었는지를 수치적으로 나타내는 것은 packing Factor로 나타낸다. 

 

PF는 unit cell의 원자들의 총 부피를 unit cell의 부피로 나눈 것으로 정의한다. 

이때 원자의 부피를 구하려면 원자의 반지름을 알아야하는데 이는 아래 그림의 가장 아랫부분의 빨간색선을 보면 된다. 

예를들어 SC의 경우 꼭짓점에 하나씩 있다. 따라서 closed-packed direction이 모서리와 같고 이를 두개의 원자가 나누어 각각을 반지름으로 하는 것이다. 따라서 unit cell의 모서리 길이의 절반이 곧 반지름이다. 

마찬가지로 BCC의 경우 원자가 하나 크게 unit cell중간에 있다. 따라서 unit cell의 대각선길이를 하나의 원자 + 꼭짓점 양편의 원자가 나누어 갖게 되는 것이므로 반지름은 대각선의 길이 루트3*a의 1/4이 반지름이 된다. 

 

Miller Indices & direction indices:

전자가 이동하여 lattice 내에서 unit cell들을 통과할 때 전자의 이동방향과 lattice가 놓여있는 방향이 이동하는 흐름에 영향을 준다. 따라서 이러한 방향 정보들을 나타낼 필요가 있는데 크기 Miller indices와 direction indices가 있다. 

 

rotate했을때 (001)은 겉보기에 unit cell은 그대로인데 회전을 하긴했으므로 (100)이 될 수 있다. 따라서 equivalent miller indices와 equivalent direction이 있고 각각 {}와 <>로 나타낸다.