žçÀüÁö
žçÀº ÇÙÀ¶ÇÕ¿¡ ÀÇÇØ ¿¡³ÊÁö¸¦ ¸¸µé¸ç ºû°ú ¿ÀÇ ÇüÅ·ΠÁö±¸¸¦ À§½ÃÇÑ Å¾ç°è·Î ¹æÃâÇÑ´Ù. ž翡³ÊÁö´Â ¹«ÇÑÁ¤ÇÏ¸ç ±ú²ýÇÑ ¿¡³ÊÁöÀÌÁö¸¸ °èÀý, ±âÈÄ¿¡ µû¶ó ÀÌ¿ëÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ¾çÀÌ º¯ÇÏ´Â Á¡ µîÀÇ ¾àÁ¡µµ °¡Áö°í ÀÖ´Ù. žçºûÀ» Àü±â·Î º¯È¯ÇÏ¿© »ç¿ëÇÏ´Â ÀåÄ¡°¡ žçÀüÁöÀÌ´Ù. žçÀüÁö¿¡´Â ¹ÝµµÃ¼(semiconductor)°¡ »ç¿ëµÇ¹Ç·Î ¸ÕÀú ¹ÝµµÃ¼¿¡ ´ëÇÏ¿© ¾Ë¾Æº¸±â·Î ÇÏÀÚ.
ÀüÀÚ ¶Ç´Â Á¤°ø(Ȧ, hole)ÀÌ À̵¿Çϸé Àü±â°¡ È帣°Ô µÇ´Âµ¥ ÀÌ ¶§ ºÐÀÚ. ¿øÀÚ ¹× ÀüÀڵ鿡 ÀÇÇÏ¿© ¹æÇظ¦ ¹Þ°Ô µÇ¸ç ÀÌ°ÍÀ» Àü±âÀúÇ×À̶ó°í ÇÑ´Ù. ¹°Áú¿¡ µû¶ó ÀúÇ×ÀÇ Å©±â´Â ´Þ¶óÁö¸ç Àü±âÀúÇ×ÀÇ ¿ª¼öÀÎ Àü±â ÀüµµµµÀÇ Å©±â¿¡ ÀÇÇØ ¹°ÁúÀ» µµÃ¼, ¹ÝµµÃ¼ ±×¸®°í Àý¿¬Ã¼·Î ±¸ºÐÇÑ´Ù. Àü±âÀüµµµµ°¡ 103¿¡¼ 107S/mÀÌ¸é µµÃ¼ÀÌ°í 10-3¿¡¼ 104S/mÀÌ¸é ¹ÝµµÃ¼¶ó°í ÇÑ´Ù. Àüµµµµ°¡ 10-3S/mº¸´Ù ÀÛÀº ¹°ÁúÀÌ Àý¿¬Ã¼À̸ç Àü±â°¡ °ÅÀÇ È帣Áö ¾Ê´Â´Ù. µµÃ¼¿¡¼´Â ÀüÀÚ°¡ °¢ ºÐÀÚ³ª ¿øÀÚ¿¡ ±¸¼ÓµÇ¾î ÀÖÁö ¾Ê°í ÀÚÀ¯·ÎÀÌ ¿òÁ÷ÀÏ ¼ö ÀÖÀ¸¸ç ±Ý¼ÓÀ̳ª Àüµµ¼º °íºÐÀÚµéÀÌ ÀÌ¿¡ ¼ÓÇÑ´Ù. ¹Ý¸é¿¡ Àý¿¬Ã¼¿¡¼´Â ¸ðµç ÀüÀÚµéÀÌ ºÐÀÚ¿¡ ±¸¼ÓµÇ¾î ÀÖ´Ù.
À̵é Çö»óÀÌ ¶ìÀÌ·Ð (band theory)À¸·Î ½±°Ô ¼³¸íµÉ ¼ö ÀÖ´Ù. ¶ìÀÌ·ÐÀ» °£´ÜÈ÷ ¼³¸íÇÏ¸é ´ÙÀ½°ú °°´Ù. ÀüÀÚµéÀº µÎ °³ÀÇ ¶ì¸¦ ¸¸µé¸ç ¿¡³ÊÁö°¡ ³·Àº °ÍÀ» ¿øÀÚ°¡ ÀüÀÚ´ë, ³ôÀº °ÍÀ» Àüµµ´ë¶ó°í ÇÑ´Ù. ¿øÀÚ°¡ ÀüÀÚ´ëÀÇ ÀüÀÚµéÀº ºÐÀÚ¿¡ ±¸¼ÓµÇ¾î ÀÖÀ¸¹Ç·Î Àü±â¸¦ ÅëÇÏÁö ¸øÇϸç Àüµµ´ë¿¡ ÀÖ´Â ÀüÀÚµéÀº ÀÚÀ¯·ÎÀÌ À̵¿ÇÒ ¼ö ÀÖÀ¸¹Ç·Î Àü±â¸¦ ÅëÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. µµÃ¼ÀÇ °æ¿ì¿¡´Â ¿øÀÚ°¡ ÀüÀÚ´ë¿Í Àüµµ´ë »çÀÌÀÇ ¿¡³ÊÁö Â÷ÀÌ°¡ 0, Áï ÀÌ µÎ ¶ì°¡ ¼·Î ºÙ¾îÀÖ°í Àý¿¬Ã¼¿¡¼´Â ÀÌ µÎ ¶ì »çÀÌÀÇ ¿¡³ÊÁö Â÷ÀÌ°¡ ¾ÆÁÖ Ä¿¼ ³ôÀº ¿Âµµ¿¡¼µµ ÀüÀÚ°¡ ¿øÀÚ°¡ ÀüÀÚ´ë¿¡¼ Àüµµ´ë·Î ¿¡³ÊÁö¸¦ ¾ò¾î À̵¿ÇÒ ¼ö ¾ø´Ù. ¹ÝµµÃ¼ ¿ª½Ã µÎ ¶ì°¡ ¶³¾îÁ® ÀÖÁö¸¸ ¿¡³ÊÁö Â÷ÀÌ°¡ ºñ±³Àû ÀÛ¾Æ ¿Âµµ¸¦ ¿Ã¸®¸é ÀüÀÚ°¡ ¿¡³ÊÁö¸¦ ¾ò¾î ¿øÀÚ°¡ ÀüÀÚ´ë¿¡¼ Àüµµ´ë·Î À̵¿ÇÒ ¼ö ÀÖ¾î Àü±â°¡ È帣°Ô µÈ´Ù.
µµÃ¼¿¡¼´Â ¿Âµµ°¡ ¿Ã¶ó°¡¸é ÀüÀÚÀÇ ¿¿îµ¿ÀÌ È°¹ßÇØÁ® Àüµµµµ°¡ °¨¼ÒÇÏÁö¸¸ ¹ÝµµÃ¼¿¡¼´Â À§¿¡¼ ¼³¸íÇÑ ÀÌÀ¯·Î ÀÎÇÏ¿© ¿Âµµ°¡ ³ô¾ÆÁú¼ö·Ï Àüµµµµ°¡ Áõ°¡ÇÑ´Ù. ¹ÝµµÃ¼´Â ¿ø¼Ò ÀÚüÀÇ ¼ºÁú¿¡ ÀÇÇÑ Áø¼º¹ÝµµÃ¼(intrinsic semiconductor)¿Í ºÒ¼ø¹°ÀÌ Á¶±Ý ÷°¡µÈ (ÀÌ°ÍÀ» dopingÀ̶ó°í ÇÔ) ¿Ü·¡ ¹ÝµµÃ¼(extrinsic semiconductor) ¹× ¹°ÁúÀ» ±¸¼ºÇÏ°í ÀÖ´Â ¼ººÐ ¿ø¼ÒÀÇ ºñ°¡ ÀÏÁ¤ÇÏÁö ¾Ê°í º¯ÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ºñ¾ç·ÐÀû ¹ÝµµÃ¼(nonstoichiometric semiconductor) µîÀ¸·Î ³ª´©¾îÁø´Ù.
ÁÖ±âÀ²Ç¥¿¡¼ Áß°£¿¡ À§Ä¡ÇÑ 4Á· ¿ø¼Òµé Áß °¡Àå °¡º¿î ¿ø¼ÒÀΠź¼Ò(Àý¿¬Ã¼)¿Í °¡Àå ¹«°Å¿î ¿ø¼ÒÀÎ ³³(±Ý¼Ó Áï µµÃ¼)À» Á¦¿ÜÇÑ ¼¼ ¿ø¼Ò, ±Ô
¼Ò(Si), Àú¸¶´½(Ge), ÁÖ¼®(Sn)Àº ´Üü·Î Á¸ÀçÇÒ °æ¿ì¿¡ ÀüÀÚµéÀÌ ÇϳªÀÇ ¿ø¼Ò¿¡ ±¸¼ÓµÇ¾î ÀÖÁö ¾Ê°í 10°³ ³»¿ÜÀÇ ¿ø¼Òµé¿¡ ÆÛÁ®ÀÖ¾î ÀÛ±â´Â ÇÏÁö¸¸ ¹«½ÃÇÒ ¼ö ¾ø´Â Àüµµµµ¸¦ °¡Áö¹Ç·Î Áø¼º¹ÝµµÃ¼·Î ºÐ·ùµÈ´Ù. ÈÇÐÀû ¼ºÁú¿¡ À־µ ÀÌ ¼¼ ¿ø¼ÒµéÀº ºñ±Ý¼Ó°ú ±Ý¼ÓÀÇ Áß°£ ¼ºÁúÀ» °¡Áö°í ÀÖÀ¸¹Ç·Î ÁرݼÓÀ̶ó°í ºÒ¸®°í ÀÖ´Ù. Áø¼º¹ÝµµÃ¼ÀÇ 25¡É¿¡¼ ÃøÁ¤µÈ Àüµµµµ´Â ´ÙÀ½°ú °°´Ù.
Áø¼º¹ÝµµÃ¼ Àüµµµµ(S/m)
½Ç¸®ÄÜ 0.002
Àú¸¶´½ 2
ÁÖ¼® 100
¿Ü·¡ ¹ÝµµÃ¼´Â ½Ç¸®ÄÜÀ̳ª Àú¸¶´½¿¡ °¡ÀüÀÚ°¡ Çϳª ÀûÀº °¥·ý, ÀεãÀ̳ª °¡ÀüÀÚ°¡ Çϳª ¸¹Àº ºñ¼Ò ¶Ç´Â ¾ÈƼ¸óÀÌ dopingµÈ ¹ÝµµÃ¼ÀÌ´Ù. °¥·ý, ÀεãÀÌ dopingµÈ °ÍÀ» pÇü ¹ÝµµÃ¼, ºñ¼Ò, ¾ÈƼ¸óÀÌ dopingµÈ °ÍÀ» nÇü ¹ÝµµÃ¼¶ó°í ÇÑ´Ù. pÇü ¹ÝµµÃ¼¿¡¼´Â ÀüÀÚ°¡ ºÎÁ·ÇϹǷΠÁ¤°øÀÌ À̵¿Çϸç nÇü ¹ÝµµÃ¼¿¡¼´Â ¿©ºÐÀÇ ÀüÀÚ°¡ À̵¿ÇÑ´Ù. ¿Ü·¡ ¹ÝµµÃ¼´Â ¿Âµµ°¡ »ó½ÂÇÏ¿©µµ Àüµµµµ´Â Å©°Ô º¯ÇÏÁö ¾ÊÁö¸¸ ¾î´À ¿ÂµµÀ̻󿡼´Â Áø¼º¹ÝµµÃ¼°¡ µÇ¸ç ¿Âµµ°¡ »ó½ÂÇϸé Àüµµµµ°¡ Áõ°¡Çϱ⠽ÃÀÛÇÑ´Ù.
1948³â¿¡ ¹Ì±¹ÀÇ º§¿¬±¸¼Ò¿¡¼ °³¹ßÇÑ Æ®·£Áö½ºÅÍ°¡ ¹ÝµµÃ¼¸¦ óÀ½À¸·Î »ó¿ëÈÇÑ Á¦Ç°À̶ó°í ÇÑ´Ù. ±×Àü±îÁöÀÇ ¶óµð¿À¿¡¼´Â Áø°ø°üÀ» »ç¿ëÇÏ¿´´Âµ¥ ¹ÝµµÃ¼°¡ µîÀåÇÏ¸é¼ ¶óµð¿ÀÀÇ Å©±â°¡ ÀÛ¾ÆÁ³´Ù. ±× µÚ ¹ÝµµÃ¼ ±â¼úÀº ´«ºÎ½Ã°Ô ´ÞÇÏ¿© Áö±ÝÀº ÄÄÇ»ÅÍÀÇ ¸Þ¸ð¸® Ĩ, Ä·ÄÚµå¿Í µðÁöÅÐÄ«¸Þ¶óÀÇ ÃÔ¿µ¼ÒÀÚÀÎ CCD)(charge-coupled device) µî¿¡ ÀÌ¿ëµÇ¸ç ƯÈ÷ ÃÖ±Ù¿¡´Â ÃÊLSI(large scale integrated circuit)¶ó°í ÇÏ´Â ÃÊ°í¹ÐµµÀü±âȷΰ¡ ¿Ï¼ºµÇ¾ú´Ù. ÃÊLSI¸¦ ÀÌ¿ëÇϸé 1cm2¿¡ ȸ·Î¼ÒÀÚ¸¦ 100¸¸°³ ÀÌ»ó ³Ö´Â °ÍÀÌ °¡´ÉÇÏ´Ù. ÀÌ°ÍÀÇ ¿Ï¼ºÀ¸·Î ¶óµð¿À, TVÀÇ ¼ÒÇüÈ´Â ¹°·ÐÀÌ°í Æ®·£Áö½ºÅ͸¦ »ç¿ëÇÑ °ÅÀÇ ¸ðµç Àü±âȸ·Î¸¦ ¼ÒÇüÈÇÒ ¼ö ÀÖ°Ô µÇ¾ú´Ù. ¶ÇÇÑ ÄÄÇ»ÅÍ, °èÃøºÐ¾ß ±×¸®°í »çȸ»ýÈ°ÀÇ Àü ºÐ¾ß¿¡ ÀÀ¿ëµÉ °ÍÀÌ°í ÀüÀÚ±â±âÀÇ ¼ÒÇüÈ, °í¹ÐµµÈ°¡ È°¹ßÇÏ°Ô ÁøÇàµÉ °ÍÀÌ´Ù.
´Ù½Ã žçÀüÁö·Î µ¹¾Æ¿Í¼ ³íÀǸ¦ °è¼ÓÇÏÀÚ. ¹ÝµµÃ¼¿¡ ºûÀ» ÂÉ¿© ÁÖ¸é ±¤ÀüÈ¿°ú¿¡ ÀÇÇÏ¿© ÀüÀÚ°¡ Æ¢¾î ³ª°¡¸ç ¹ÝµµÃ¼¿¡´Â Á¤°øÀÌ »ý±ä´Ù. ÀÌ·± ÀÛ¿ë¿¡ ÀÇÇÏ¿© »ý¼ºµÈ ÀüÀÚ¿Í Á¤°øÀÌ Àü·ù¸¦ È帣°Ô ÇÑ´Ù. °íüǥ¸é¿¡ ÀÔ»çµÈ ºûÀº °íü¿¡ ±¸¼ÓµÇ¾î ÀÖ´Â ÀüÀÚ¿¡°Ô ¿¡³ÊÁö¸¦ Àü´ÞÇϸç ÀÌ ¿¡³ÊÁö°¡ ÀüÀÚÀÇ ±¸¼Ó¿¡³ÊÁö(¹®Åο¡³ÊÁö¶ó°í ÇÔ)º¸´Ù ´õ Å« °æ¿ì¿¡ ÀüÀÚ°¡ Å»ÃâÇÏ°Ô ÇÑ´Ù. ¹®Åο¡³ÊÁö´Â °íüÀÇ Á¾·ù¿¡ µû¶ó ´Þ¶óÁö¸ç ¹®Åο¡³ÊÁöº¸´Ù ÀÛÀº ¿¡³ÊÁö¸¦ °¡Áø ºûÀº ÀüÀÚ¸¦ Æ¢¾î³ª°¡°Ô ÇÒ ¼ö ¾ø´Ù. ¶ÇÇÑ ºûÀÇ ¿¡³ÊÁö°¡ Ä¿Áö¸é Å»ÃâÇÏ´Â ÀüÀÚÀÇ ¿îµ¿¿¡³ÊÁö´Â Áõ°¡ÇÏ¸ç ºûÀÇ °µµ´Â Å»ÃâÇÏ´Â ÀüÀÚÀÇ ¼ö¸¦ °áÁ¤ÇÑ´Ù.
ÀÌ Çö»óÀº ¾ÆÀν´Å¸Àο¡ ÀÇÇÑ ±¤·®ÀÚ¼³¿¡ ÀÇÇØ Àß ¼³¸íµÇ¸ç ÀÌ ¿¬±¸·Î ¾ÆÀν´Å¸ÀÎÀÌ 1921³â¿¡ ³ëº§¹°¸®ÇлóÀ» ¹Þ¾Ò´Ù. ±¤ÀüÈ¿°ú·Î ÀÎÇÏ¿© ¹ÝµµÃ¼´Â ÀüÀÚ°¡ dzºÎÇÑ nÇü ¹ÝµµÃ¼¿Í ÀüÀÚ°¡ ºÎÁ·ÇÑ Áï Á¤°øÀÌ »ý¼ºµÇ´Â pÇü ¹ÝµµÃ¼·Î ¹Ù²î°Ô µÇ¸ç ÀÌ µÎ °³¸¦ Á¢ÇÕÇÑ °ÍÀÌ Å¾çÀüÁöÀÌ´Ù. pÇü ¹ÝµµÃ¼´Â ¾ç±ØÀÌ µÇ°í nÇü ¹ÝµµÃ¼´Â À½±ØÀÌ µÇ¹Ç·Î µÎ Àü±ØÀ» ¿¬°áÇϸé Àü±â°¡ È帥´Ù. Áï µµ¼±À¸·Î ¿¬°áµÈ ¹ÝµµÃ¼¿¡ žçºûÀ» ÂÉ¿©ÁÖ¸é °è¼ÓÇؼ Àü±â°¡ ¹ß»ýÇÑ´Ù. ¹ÝµµÃ¼¿¡ µµ´ÞÇÑ ºû¿¡ ÀÇÇØ +¿Í -ÀÇ ÀüÇÏ°¡ »ý¼ºµÇ¹Ç·Î Àü·ù°¡ ¸¸µé¾îÁö¸ç À̶§ »ý¼ºµÈ Àü±â¿¡³ÊÁö¸¦ ÀÌ¿ëÇÏ¿© ¸ðÅ͸¦ ȸÀü½ÃÅ°°Å³ª Àüµî¿¡ ºÒÀÌ ÄÑÁö°Ô ÇÏ´Â µîÀÇ ÀÏÀ» ÇÑ´Ù.
¹ÝµµÃ¼¿¡ žçºûÀ» ÂÉ¿´À» ¶§ Àü±â·Î ¹Ù²î´Â ºñÀ²À» º¯È¯È¿À²À̶ó°í ÇÏ¸ç ºûÀÇ ¼¼±â¿Í´Â °ÅÀÇ ¹«°üÇÏÁö¸¸ ºûÀÇ ¿¡³ÊÁö°¡ °ÇØÁö¸é Ãâ·ÂµÇ¾î ³ª¿À´Â Àü±â¿¡³ÊÁö´Â Áõ°¡ÇÑ´Ù. Âü°í·Î ¾Æ·¡ Ç¥¿¡ ±âÈÄ¿¡ µû¸¥ žçºûÀÇ ¼¼±â¸¦ Ç¥½ÃÇß´Ù.
Ç¥. ±âÈÄ¿¡ µû¸¥ žçºûÀÇ °µµ
±âÈÄ |
Á¶µµ(·°½º) |
¹à°Ô °µ ³¯ |
120,000¢¦100,000 |
°µ ³¯ |
100,000¢¦50,000 |
±¸¸§ÀÌ ¸¹Àº ³¯ |
50,000¢¦10,000 |
ºñ ¿À´Â ³¯ |
20,000¢¦5,000 |
±¤µµ°¡ 1ĵ¨¶ó(cd)ÀÎ Á¡±¤¿ø¿¡¼ ºûÀÌ ¹æÃâµÉ ¶§ 1m ¶³¾îÁ® ÀÖÀ¸¸ç ºû°ú ¼öÁ÷ÀÌ°í ¸éÀûÀÌ 1m2ÀÎ ¸éÀÌ ¹Þ´Â Á¶¸íµµ¸¦ 1·°½º(lx)¶ó°í Çϸç ÆÄÀåÀÌ 556nmÀÎ ´Ü»ö±¤À» ¹æÃâÇÏ´Â Á¡±¤¿øÀÇ º¹»çµµ°¡ ÀÓÀÇÀÇ ¹æÇâÀ¸·Î 1/663 (¿ÍÆ®/½ºÅ׶óµð¾È)ÀÏ ¶§ ÀÌ ¹æÇâ¿¡ ´ëÇÑ ±¤µµ¸¦ 1ĵ¨¶ó¶ó°í ÇÑ´Ù.
žçÀüÁöÀÇ Àç·á·Î´Â ½Ç¸®ÄÜÀ¸·Î ¸¸µé¾îÁø Áø¼º¹ÝµµÃ¼¿Í 4Á· ¿ø¼Ò¿¡ 3Á· ¿ø¼Ò ¶Ç´Â 5Á· ¿ø¼Ò°¡ dopingµÇ¾î ¸¸µé¾îÁø pÇü°ú nÇü ¹ÝµµÃ¼°¡ ÁÖ·Î »ç¿ëµÈ´Ù. ¶ÇÇÑ 3Á· ¿ø¼Ò¿Í 5Á· ¿ø¼ÒÀÇ ÈÇÕ¹°ÀÎ InN, GaN, GaAsµîµµ ¸¹ÀÌ »ç¿ëµÇ°í ÀÖ´Ù. ½Ç¸®ÄÜÀº Áö°¢¿¡ »ê¼Ò ´ÙÀ½À¸·Î ¸¹Àº ¿ø¼ÒÀÌÁö¸¸ °ø¾÷ÀûÀ¸·Î °¡Ä¡ ÀÖ´Â Á¦Ç°À» ¸¸µé·Á¸é ¼øµµ°¡ 99.99999999(ÅÙ³ªÀÎ) ¶Ç´Â 99.999999999(ÀÏ·¹ºì³ªÀÎ)À̾î¾ß ÇÑ´Ù. ÀÌ Á¤µµ·Î ¼ø¼öÇÑ ½Ç¸®ÄÜÀ» ¸¸µé·Á¸é ½Ã¾à,