반도체 공학- 고체이론[밴드갭]

반도체 공학
Ch. 2 고체 이론
2
물리학적 모형의 소개
고전물리
상대성이론
현대물리
F=ma
뉴턴역학
빛의 본질(wave, particle)에 관한 문제봉착,
이를 설명하기 위해 상대성이론 등장
물질의 본질(wave, particle)
E=hv
양자역학
+
통계역학
1900
1930
h=6.625×10-34J-sec(플랑크상수)
v; 복사주파수
3
빛의 이중성
2.1 양자 역학 이론
반도체의 전기적 성질
결정 격자 내의 전자의 행동과 직접적인 연관
전자들의 행동
양자역학(파동역학)의 수식화 과정을 통해 기술
2.1.1 에너지 양자
광전효과
빛에 대한 고전 이론과 실험결과가 불일치
빛이 금속 표면에 입사 → 전자 방출
@고전물리
빛의 세기가 충분할 경우 물질의 일함수를 뛰어 넘어 전자 방출 → 입사된 빛의 주파수에 무관
@실험결과
빛의 세기가 일정할 때 광전자의 최대 운동에너지는 주파수에 따라 선형적으로 변화
한계 주파수 존재
입사광의 주파수 일정하고 세기 변화→ 광전자의 방충 비율 변화 But 최대 운동에너지 변화하지 않음
2.1.1 에너지 양자
1900년 Plank
가열된 표면에서 방출되는 열 복사
불연속적인 에너지 덩어리(양자)
양자의 에너지 E = hv
1905년 Einstein
파동인 빛의 에너지도 덩어리나 묶음 형태라고 제안→ 광전효과 실험
광자(photon) 입자같은 에너지 덩어리E = hv
충분한 에너지를 갖는 과자는 물질 표면에서 전자를 떼어낼 수 있고, 일함수 이외의 광자에너지는 광전자 운동에너지로 전환됨.
광전효과
광자의 불연속성, 빛의 파동-입자 성질을 보여줌.
2.2.1 파동함수의 물리적 의미
파동함수 (x)
결정내 전자의 행동을 기술하기 위해 사용
전체파동함수
위치에 따라 달라지고 시간에 따라서는 달라지지 않는 함수와 시간에 따라 달라지는 함수의 곱으로 표현
고전물리와 양자역학의 차이점
고전물리
입자 혹은 물체의 위치와 에너지를 동시에 정확하게 측정 가능
양자역학
입자의 위치와 에너지를 확률로 표시
2.2.3 주기율표
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