지식나눔

엑시톤의 정확한 의미가 무엇인가요?

ZnO에서 엑시톤이라는 의미가 나오는데 엑시톤의 정확한 정의가 무엇인가요? 또 GaN 보다 큰 엑시톤 에너지를 갖는다고 논문을 보면 나오는데 큰 이유가 무엇인가요? GaN 이나 ZnO 의 에너지 밴드갭을 보면 conduction 밴드에서 엑시톤 상태까지를 엑시톤 에너지로 나타내어 거기서 부터 바로 valenceband 까지 떨어질 때 나오는 빛이 크다는 것인가요? 마델룽 에너지의 정확한 정의도 알고 싶습니다. 읽어주셔서 고맙습니다.
  • Zno
  • exction
지식의 출발은 질문, 모든 지식의 완성은 답변! 
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
답변 2
  • 답변

    안길홍님의 답변

    Photosensitive물질은 빛(광)을 받게되면 내부의 밴드에 있는 전자가 빛의 에너지(광자)에 의하여 운동에너지가 증가 하겠지요?즉,광자가 가지고 있는 에너지가 전자로 넘겨진다는 것입니다.그러면 전자는 넘겨받은 에너지를 에너지 보존의 법칙에 의하여 어떠한 상태로 천이 되어야 하지 않겠습니까? 그 결과 전자가 가전자대에서 전도대로 운동 하게 됩니다.그러나 빛의 에너지에는 1개만 있는 것이 아닙니다. 빛의 파장대에 따라 연속된 에너지가 photosensitive물질에 쪼이게 되겠지요? 어떤 것은 전도대로 올라 갈 것이고, 어떤 것은 전도대로 가지 못하는 것도 있겠지요?전도대로 올라 간 것은 어쩔 수 없겠지만, 전도대로 올라가지 못한 전자는 (이러한 상태를 exciton이라고 합니다), 가전자대에서 자기가 빠져나온 자리는 빈공간(정공,hole)로 남아 있겠지요.또한 전도대로 올라가지 못한 전자는 에너지상태가 불안정한 상태로써 다시 제자리로 돌아가서 안정된 상태가 되어야 한다는 것입니다. 이는 빛의 광자의 에너지를 넘겨 받았으나,이에 대응하는 광자는 계속적으로 에너지를 공급하지 못하고 소멸하여 버리기 때문에 이때까지 에너지를 받쳐주던 광자가 없어져 버리기 때문에 자신의 위치가 흔들린다는 것 입니다.따라서 제자리로 돌아가게 됩니다. 여기에서 제자리로 돌아가기 직전의 상태는 전자와 그 빈자리인 정공과 전기적인 -/+ coulomb인력에 의하여 서로 힘을 받고 있는 상태 입니다. 이를 exciton electron-hole pair라고 하며,이와 같이 전자와 정공이 속박된 상태를 exciton이라고 합니다. 그러면 exciton 상태의 전자가 다시 제자리로 돌아오면 전기적인 -/+가 다시 결합하게 되는 것입니다(이를 재결합이라고 함). 이를 전기적으로 해석하면 합선이라고도 해석 할 수 있있겠지요? 전기가 합선하면 어떻게 되겠습니까? 불꽃이 나겠지요? 이를 photo-luminescence라고 합니다. 이상의 내용을 전문적인 용어를 사용하지 않은 것은 무엇보다 이해가 쉬워야 하기 때문이라고 생각하여 쉬운 용어를 사용하였습니다. Matelung (Erwin Matelung) energy란 이온성 결합화합물의 결합에너지를 말합니다.또한 Matelung constant라고 나오게 되는데 NaCl을 Madelung constant에 의하여 결합에너지를 계산한 결과는 -766KJ/mol이며, Born-Haber cycle에 의한 결과는 -788KJ/mol로 나옵니다. 따라서 이온 결합 화합물의 결합에너지를 구하는데 유용한 역활을 합니다. 관련 참고자료를 보아 주세요.
    Photosensitive물질은 빛(광)을 받게되면 내부의 밴드에 있는 전자가 빛의 에너지(광자)에 의하여 운동에너지가 증가 하겠지요?즉,광자가 가지고 있는 에너지가 전자로 넘겨진다는 것입니다.그러면 전자는 넘겨받은 에너지를 에너지 보존의 법칙에 의하여 어떠한 상태로 천이 되어야 하지 않겠습니까? 그 결과 전자가 가전자대에서 전도대로 운동 하게 됩니다.그러나 빛의 에너지에는 1개만 있는 것이 아닙니다. 빛의 파장대에 따라 연속된 에너지가 photosensitive물질에 쪼이게 되겠지요? 어떤 것은 전도대로 올라 갈 것이고, 어떤 것은 전도대로 가지 못하는 것도 있겠지요?전도대로 올라 간 것은 어쩔 수 없겠지만, 전도대로 올라가지 못한 전자는 (이러한 상태를 exciton이라고 합니다), 가전자대에서 자기가 빠져나온 자리는 빈공간(정공,hole)로 남아 있겠지요.또한 전도대로 올라가지 못한 전자는 에너지상태가 불안정한 상태로써 다시 제자리로 돌아가서 안정된 상태가 되어야 한다는 것입니다. 이는 빛의 광자의 에너지를 넘겨 받았으나,이에 대응하는 광자는 계속적으로 에너지를 공급하지 못하고 소멸하여 버리기 때문에 이때까지 에너지를 받쳐주던 광자가 없어져 버리기 때문에 자신의 위치가 흔들린다는 것 입니다.따라서 제자리로 돌아가게 됩니다. 여기에서 제자리로 돌아가기 직전의 상태는 전자와 그 빈자리인 정공과 전기적인 -/+ coulomb인력에 의하여 서로 힘을 받고 있는 상태 입니다. 이를 exciton electron-hole pair라고 하며,이와 같이 전자와 정공이 속박된 상태를 exciton이라고 합니다. 그러면 exciton 상태의 전자가 다시 제자리로 돌아오면 전기적인 -/+가 다시 결합하게 되는 것입니다(이를 재결합이라고 함). 이를 전기적으로 해석하면 합선이라고도 해석 할 수 있있겠지요? 전기가 합선하면 어떻게 되겠습니까? 불꽃이 나겠지요? 이를 photo-luminescence라고 합니다. 이상의 내용을 전문적인 용어를 사용하지 않은 것은 무엇보다 이해가 쉬워야 하기 때문이라고 생각하여 쉬운 용어를 사용하였습니다. Matelung (Erwin Matelung) energy란 이온성 결합화합물의 결합에너지를 말합니다.또한 Matelung constant라고 나오게 되는데 NaCl을 Madelung constant에 의하여 결합에너지를 계산한 결과는 -766KJ/mol이며, Born-Haber cycle에 의한 결과는 -788KJ/mol로 나옵니다. 따라서 이온 결합 화합물의 결합에너지를 구하는데 유용한 역활을 합니다. 관련 참고자료를 보아 주세요.
    등록된 댓글이 없습니다.
  • 답변

    안길홍님의 답변

    GaN의 bandgap energy는 3.45eV이며,ZnO는 3.2eV인데, bandgap energy란 전자1개가 어떠한 량만큼의 에너지를 받게되면 가전자대에서 전도대로 올라갈 수 있는 에너지를 말합니다. 이는 역으로 전자1개가 다시 재결합할 경우에는 받은 에너지만큼을 외부로 내어 놓아야 하는 에너지 이기도 합니다. 예를 들어 1eV에너지 보다 3.2eV에너지가 더 크므로,photoluminescence로 보면 에너지가 큰 쪽이 더욱 밝아지겠지요. 첨부자료를 참고하여 주세요.
    GaN의 bandgap energy는 3.45eV이며,ZnO는 3.2eV인데, bandgap energy란 전자1개가 어떠한 량만큼의 에너지를 받게되면 가전자대에서 전도대로 올라갈 수 있는 에너지를 말합니다. 이는 역으로 전자1개가 다시 재결합할 경우에는 받은 에너지만큼을 외부로 내어 놓아야 하는 에너지 이기도 합니다. 예를 들어 1eV에너지 보다 3.2eV에너지가 더 크므로,photoluminescence로 보면 에너지가 큰 쪽이 더욱 밝아지겠지요. 첨부자료를 참고하여 주세요.
    등록된 댓글이 없습니다.