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지식나눔

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bandgap 에너지를 전기적으로 측정하는 방법을 알고 싶습니다

2008-07-01 org.kosen.entty.User@6d7ee41 이영국(yklee125)
  • 1
bandgap 에너지를 전기적으로 측정하는 방법을 알고 싶습니다.
  • bandgap energy
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답변 1
  • 답변

    이종수님의 답변

    2008-09-08
    • 0
    제가 아는 Band gap energy를 전기적으로 측정하는 방법 몇가지를 알려드립니다. 1. 온도에 따른 전기저항의 변화로 excitation gap을 측정하는 방법 가장 쉬운 방법은 전기저항을 온도에 따라 측정하는 것입니다. 보통 상온에서 2 K 까지 전기저항을 측정하면 단순한 반도체 갭이라면 thermal excitation에 따라서 exponential behavior가 나옵니다. 재료가 반도체라면 rho = rho0 + A*exp(-Delta/kT) 모양이 되니깐 fitting하여 에너지 갭 Delta를 얻을 수 있습니다. 단순한 exponential behavior가 아니라면 hopping에 의한 transport일 가능성이 있으므로 다른 transport mechanism (예, variable range hopping)을 생각해야 할 것입니다. 2. 단결정일 경우 Break tunnel junction법으로 측정하는 방법 이 방법은 단결정 시료의 band gap을 측정할 때 비교적 정확하게 측정할 수 있는 방법입니다. 시료 양단에 4단자 또는 2단자로 I-V 특성을 측정하면서 시료에 약한 tension을 주면서 시료 중간이 일부러 살짝 부러지게 하는 것입니다. 시료가 부러지면 부러진 면은 insulator가 되는데 그러면 semiconductor-insulator-semiconductor intrinsic junction이 형성됩니다. 이렇게 SIS junction이 되면 I-V 특성곡선이 Ohmic behavior를 따르지 않고 gap 이 생겨나는 지점에서 deep이 생겨나게 됩니다. 이때 deep이 생겨나는 voltage가 gap voltage입니다. 3. STM으로 측정하는 방법 STM을 가지고 있다면 이를 이용해 gap을 측정할 수 있습니다. STM은 tip을 시료 표면에 가까이 대면서 tunneling voltage를 측정하는 것이기 때문에 I-V 특성곡선에서 gap을 발견할 수 있습니다. 전기적인 방법 외에 optical reflectivity 등 같은 optical property를 측정하는 방법이 있는데 전기적으로 측정하는 band gap은 비교적 잘 맞는 편입니다만, 전기저항으로 측정하는 것은 transport mechanism에 영향을 받기 때문에 단순 반도체 일때만 잘 맞습니다. >bandgap 에너지를 전기적으로 측정하는 방법을 알고 싶습니다. >
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    제가 아는 Band gap energy를 전기적으로 측정하는 방법 몇가지를 알려드립니다. 1. 온도에 따른 전기저항의 변화로 excitation gap을 측정하는 방법 가장 쉬운 방법은 전기저항을 온도에 따라 측정하는 것입니다. 보통 상온에서 2 K 까지 전기저항을 측정하면 단순한 반도체 갭이라면 thermal excitation에 따라서 exponential behavior가 나옵니다. 재료가 반도체라면 rho = rho0 + A*exp(-Delta/kT) 모양이 되니깐 fitting하여 에너지 갭 Delta를 얻을 수 있습니다. 단순한 exponential behavior가 아니라면 hopping에 의한 transport일 가능성이 있으므로 다른 transport mechanism (예, variable range hopping)을 생각해야 할 것입니다. 2. 단결정일 경우 Break tunnel junction법으로 측정하는 방법 이 방법은 단결정 시료의 band gap을 측정할 때 비교적 정확하게 측정할 수 있는 방법입니다. 시료 양단에 4단자 또는 2단자로 I-V 특성을 측정하면서 시료에 약한 tension을 주면서 시료 중간이 일부러 살짝 부러지게 하는 것입니다. 시료가 부러지면 부러진 면은 insulator가 되는데 그러면 semiconductor-insulator-semiconductor intrinsic junction이 형성됩니다. 이렇게 SIS junction이 되면 I-V 특성곡선이 Ohmic behavior를 따르지 않고 gap 이 생겨나는 지점에서 deep이 생겨나게 됩니다. 이때 deep이 생겨나는 voltage가 gap voltage입니다. 3. STM으로 측정하는 방법 STM을 가지고 있다면 이를 이용해 gap을 측정할 수 있습니다. STM은 tip을 시료 표면에 가까이 대면서 tunneling voltage를 측정하는 것이기 때문에 I-V 특성곡선에서 gap을 발견할 수 있습니다. 전기적인 방법 외에 optical reflectivity 등 같은 optical property를 측정하는 방법이 있는데 전기적으로 측정하는 band gap은 비교적 잘 맞는 편입니다만, 전기저항으로 측정하는 것은 transport mechanism에 영향을 받기 때문에 단순 반도체 일때만 잘 맞습니다. >bandgap 에너지를 전기적으로 측정하는 방법을 알고 싶습니다. >
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