밴드 갭 에너지 측정

밴드 갭 에너지 측정
만약 반도체가 0.87μm보다 긴 파장의 빛에 투명하다면, 그것의 밴드 갭 에너지는 얼마인가?
0.87μm 파장을 가진 빛의 광자 에너지는, 빛의 속도 c를 이용하면

따라서, 반도체의 밴드 갭은 1.42eV. 이 반도체는 아마 GaAs일 것이다([표 1-1] 참조).
유용한 관계식 :

밴드 모델에서 도너와 억셉터

밴드 모델에서 도너와 억셉터
As, P, Sb, B는 실리콘에서 가장 흔하게 사용되는 도펀트
이온화 에너지가 작은 억셉터와 도너 준위들을 얕은 준위(shallow level)
깊은 준위(deep level)는 구리나 금과 같은 불순물을 첨가하면 생성. 이들은 매우 다른 방법으로 실리콘 특성에 영향을 줌

각각의 에너지밴드는 기본 셀 당 2개의 전자를 가질 수 있어, Au, Al, Ag와 같은 홀수의 원자 번호(홀수의 전자 수)를 가진 원소 고체는 도체가 됨
Zn이나 Pb와 같이 짝수 원자 번호를 가진 원소들도 채워진 밴드와 비어있는 밴드의 에너지 값이 서로 겹쳐질 수 있어 부분적으로 채워진 밴드를 만들어내는 것이 가능하기 때문에 도체가 될 수 있음 : 준금속(semimetal)
반도체는 불순물 도핑을 함으로써 낮은 저항률을 갖는 N형 혹은 P형으로 제작될 수 있음. (반도체 소자 응용에서 중요한 특성)

a) 반도체, (b) 절연체, (c)도체에 대한 에너지 밴드 다이어그램

전자(electron)라는 용어가 보통은 전도 대역 전자들을 의미하고, 정공(hole)은 가전자 대역에 있는 전자의 빈자리
에너지 밴드 다이어그램에서 높은 위치는 높은 전자 에너지를 의미
전도 전자의 에너지 중 Ec보다 큰 모든 에너지는 전자의 운동 에너지가 됨
에너지 다이어그램에서 더 낮은 위치는 더 높은 정공 에너지를 의미
정공을 에너지 밴드에서 떠다니는 액체 내의 기포처럼 생각하고, 전자를 에너지 밴드에서 최소 에너지 상태로 떨어지려는 경향이 있는 물방울처럼 생각

전자와 정공은 모두 최소 에너지의 위치를 찾아가려는 경향이 있다. 전자는 에너지 밴드 다이어그램에서 아래로 떨어지려는 경향이 있다. 정공은 물속의 기포처럼 떠오른다.