2007-08-19
org.kosen.entty.User@59482001
문효정(vivid1222)
- 2
밴드갭이 생기는 이유가 브래그반사로 설명될수 있나요..
찾다가보니..
http://www.mtmi.vu.lt/pfk/funkc_dariniai/quant_mech/bands.htm
이런한 웹사이트를 찾았는데요..
그래도 이해가 안되서요..
혹시 쉽게 설명해주실수 있나요..
- band gap
- energy gap
- bragg reflection
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 2
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답변
안길홍님의 답변
2007-08-20- 0
먼저 Bandgap부터 쉽게 설명하겠습니다. 물질을 전도성 금속,반도체[10의(-3승)~10의(12승)Ωcm인 비저항],그리고 절연체로 나눌 수 있습니다. 그리고 물질을 구성하고 있는 원자에 관하여 알아보면 원자핵(양성자와 중성자)과 그주위의 궤도를 도는 전자로 볼 수 있습니다.여기에서 전자가 궤도를 따라서 도는데 이때 입자를 가진 파동으로 생각하시기 바랍니다. 원자에서 궤도에 들어 갈수 있는 전자의 수는 정해져 있습니다.즉 Pauli의 배타원리에 의하여 하나의 에너지 준위에는 한개의 전자 밖에 들어 갈 수 없습니다.즉, 2n²에 의하여 전자가 궤도에 들어 갈수 있습니다. 여기에서 거시적인 관점에서 보면 원자의 구조밀도가 굉장히 조밀한 것 같으나,미시적인 관점에서 보면 원자핵과 전자가 아주 넓은 공간에 퍼져있 다고 볼 수 있습니다.전자의 중량이라고 해보아야 9.11X10(-31승)kg밖에 되지 않습니다.이렇게 작은 전자가 원자핵 주위를 파동을 치면서 움직이고 있습니다.그리고 각각의 궤도를 다음과 같이 생각해 보시기 바랍니다. 금속은 2개층의 아파트를 아래,위층을 터서 계단으로 연결해 놓았다고 생각하면,아래층의 전자는 언제든지 위층으로 또한 위층의 전자는 아래층으로 계단을 통하여 자유롭게 왕래가 가능하다고 생각하시면 됩니다. 그러나 반도체나 절연체는 3개층의 아파트로 되어 있는데 그사이에는 계단이 없습니다.따라서 왕래가 대단히 어렵습니다.다행히 반도체는 중간층(bandgap:금지대)의 높이가 낮아서(3eV이하) 1층에 빽빽히 들어찬 전자들(valence band)이 외부의 약간의 도움(열,전기,광)에 의하여 텅텅 비어있는 3층(conduction band)로 쉽게 도약해서 올라갈 수 있으며, 넓은 공간에서 자유롭게 활동가능합니다.그러나 절연체는 중간 2층의 높이가 높아서(5eV이상) 어지간한 외부의 도움으로는 1층에 있는 전자가 3층으로 올라가기가 어렵습니다. 이와 같이 원자는 그 원자 특유의 몇개의 띄엄 띄엄한 즉,불연속한 에너지 E1,E2,E3,...를 가지며 이를 에너지 준위라고 합니다. Bragg's diffraction이라는 것은 앞서 전자는 파동이면서 질량을 가지고 있다라고 설명하였는데,이에따라 어떤 원자에 X선을 조사하게 되면 전자입자에 의하여 diffraction이 일어납니다. 이를 연속적인 X선 분포를 나타내는 경우를 말할 때도 있고, 해당 원자에 따른 고유 X선 스펙트럼을 나타낼 경우를 말할 때도 있습니다.Moseley는 고유X선 스펙트럼을 조사하여 진동수에 따른 원소의 주기율표를 작성하는데 공헌하였습니다. 이상으로 간략히 서술하고 첨부file을 참고바라며,위의 site를 logon to 하여 반도체의 특성(n.k.database)을 참고하시면 도움이 많이 될 것으로 생각합니다. -
답변
권혁순님의 답변
2007-08-27- 0
>밴드갭이 생기는 이유가 브래그반사로 설명될수 있나요.. > >찾다가보니.. >http://www.mtmi.vu.lt/pfk/funkc_dariniai/quant_mech/bands.htm >이런한 웹사이트를 찾았는데요.. >그래도 이해가 안되서요.. > >혹시 쉽게 설명해주실수 있나요.. Bragg 반사가 일어난다는 것은 결정체(원자배열이 일정한 것)에나 가능한 것이잖아요... 또한 band gap이라함은 전자가 존재할 수 없는 energy band입니다. 또한 그 band gap내에 defect가 존재한다면 그 energy band gap내에는 전자가 존재할 수 있는 energy 상태가 생기게 됩니다. 이러한 관점에서 예를 들면 비정질 실리콘과 결정질 실리콘을 비교하면, 비정질 실리콘(short range order)의 경우 bandgap 사이에 전자가 존재할 수 있는 site가 많고 결정질 실리콘(long range order,결함이 없는) 경우에는 band 내에 전자가 존재할 수 있는 site가 없습니다. 아마 위와 같은 이유에서 bragg law와 연관된다고 할 수 있을 거 같습니다.