Band Gap

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목차

Band Gap(Energy Gap)
에너지 밴드(Energy band)와 에너지 갭(Energy Gap)
도체, 부도체, 반도체
-참고문헌

본문내용

존재하면 부도체 혹은 반도체로 구분된다.(부도체와 반도체는 밴드 갭의 너비로 구분하지만 이 너비의 기준은 경우에 따라 달리 적용할 수 있다.)
<실리콘과 반도체>
원자번호 14인 실리콘(Silicon, Si, 규소)은 14족 원소로 최외각 전자가 4개이다. 모든 원소는 안정된 상태로 변화하려는 특성이 있고, 최외각 전자 재수를 기준으로 8개(혹은 없음)가 안정된 상태이다. 이는 최외각 전자가 없거나 8개인 18족 원소(헬륨, 네온, 아르곤 등)가 다른 원소와 결합하지 않는 등, 매우 안정된 상태를 유지하고 있는 것으로도 알 수 있는데, 결국 실리콘 단원자는 불안정한 상태란 얘기이고, 다른 실리콘 원자와의 공유결함을 통해 안정된 상태를 유지한다. 주변 4개의 원자와 각각 하나씩 최외각 전자를 공유함으로서 최외각 전자를 8개로 유지한다.
실리콘을 오비탈 전자배치로 표기하면 맨 마지막 P에 두 자리만 채워져 있는 것을 알 수 있다.
원자를 딱 하나만 놓고 보았을 때는 그림의 오른쪽과 같이 에너지가 직선의 모습으로 표기가 되지만 흔히 쓰는 실리콘반도체가 원자 하나만 있지는 않을 것이고, 원자 주위에 다른 원자가 있다고 가정할 때, 원자 사이의 거리가 가까워지면 양자역학적 원리에 따라 에너지가 쪼개져 그림과 같이 밴드의 모습으로 나타나게 된다. 쪼개지면서 에너지 상태는 반씩 갈라지고 전자는 낮은 에너지로 이동하려는 특성 때문에 밑 부분의 4N자리로 이동한다. 중간의 a0는 실리콘의 결정구조일 때의 원자간 거리를 뜻하는데, 이 a0에서의 에너지 밴드를 넓게 그리면 우리가 흔히 보는 에너지 밴드를 보게 되는 것이다.

키워드

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