[전기전자재료] OH 질문

10월 10일 화요일, 친구와 함께 금현성 교수님께 방문하여 40분 간 OH에 참석하여, 전기전자재료에 관해 물어보는 시간을가졌다. 내가 이해한 내용을 토대로 정리한다.

11월 28일 화요일, 기말고사 대비 차 다시 방문하였다. L8 이후 내용을 첨부한다.

 

 

 

 

 

 

L1.

Q. 24쪽.  크리스탈 방향 100, 110, 111이 서로 다른 것은 알겠다. 그런데 단지 축 설정의 문제일 뿐, 100과 010은 같은 것인가 다른 것인가? 해당 구매 사이트를 보더라도 010은 따로 없다.

- 큐빅(정육각형)에서는 같으나, 그 외의 크리스탈에서는 다르다.

 

Q. Miller indices와 vector normal to plane이 다를 수 있다는 것이 와닿지 않는다. 각 평면은 결국 vector normal to plane으로 정의되는것 아닌가? 그리고 miller indices도 vector normal to plane을 구하는 과정 아닌가?

vector normal to plane이 한 평면에 specific하게 정의되는 것은 맞으나, miller indices가 해당 normal vector를 구하는 과정은 아니다. 큐빅에서는 맞다. 직접 해보길 권장한다.

 

 

 

 

 

 

L2.

Q. 24쪽 What about the potential energy? 이 질문의 의도를 모르겠으며, 답도 모르겠다.

  single atom에서는 potential energy가 존재하지 않으며 kinetic energy만 존재한다. single atom끼리 함께 있으면 서로에게 힘을 가하기 때문에 그떄부터 potential energy가 정의된다. Potential energy라고 하면, 특정한 힘, 특정한 장에 의해서 정의되는 것이다. 중력(혹은 중력장)에 대한 potential energy, 전자기력(혹은 전자기장)에 대한 potential energy 등으로 말이다. 

 

Q. 28쪽. hole이 더 무겁다는 의미가 무엇인가? Effective mass라는 말이 이해가 안 된다.

  홀은 실존하는 입자가 아니다. 전류나 Energy band 등에서 분석의 용이함을 위해 전자에 의한 영향과 홀에 의한 영향을 분리하는 것이다. 

 

 

L3.

Q. 13쪽. Mass action law라는 이름과 공식(np = ni^2)이 직관적으로 와닿지 않습니다. Mass와 action인 무슨 의미가 있는 것일까요?

- 이름이 직관적인 식은 아닌 것 같다.

 

Q. Effective DOS와 DOS는 같은 개념인가?

- 정확히 말해 다른 개념이지만, 우리 범위에서는 같다고 생각한다. 더 알고 싶다면 양자역학과 고체물리를 깊게 들어가야 한다.

 

Q. 25쪽. 왜 Effective mass가 늘어날수록 DOS가 늘어나는기?

- 교수님 직관으로는 Effective mass가 늘어날 수록 DOS가 줄어드는 것이 맞는 것 같다고 하셨고, 더 찾아보겠다고 하셨다. 내 생각에 이 식은 고정된 effective mass (상수처럼 여겨지는 값)에서 T에 대한 함수를 나타내는 것 같다.

 

L5.

Q. 16쪽. 이 그림의 의미는 알겠다. majority carrier는 상대적으로 적게 증가하지만 minority carrier는 상대적으로 많이 증가하는 것, 빛을 쬔 surface로부터 거리가 멀어지면 concentration이 하락하는 것을 나타내기 위한 그림이란 것은 알겠다. 그런데 좌측부터 concentration이 계속 하락하지 않고, 올라갔다가 떨어지는 이유가 무엇인가?

- 우리 범위에서 벗어나는 내용인데, 마찬가지로 제대로 알려면 고체물리를 공부해야 한다. 여러 설명이 가능하지만 지금 수준에서는 만들어지자마자 재빠르게 결합한다는 정도로만 알면 좋겠다.  나중에  Dangling bond 개념에 대해 찾아보면 좋겠다.

 

L7.

Q. 34쪽. 이 SUMMARY 그림에서 보면 작은 forward biasing 일 떄는 thermal recombination이 dominant하고, 작은 reverse biasing에서는 thermal generation이 dominant하다. 궁금한 점이 transient state에서는 thermal recombination/generation (e-h pair가 결합하거나 만들어지는 것)이 발생하는 것을 알겠다. 그런데 steady state로 가면 추가된 depletion region이 안정된 상태로 유지되는 것 아닌가? 굳이 quasi neutral region이라는 말을 붙여야 하는 이유가 있는가?

- 완벽하게 일정한 voltage를 걸기, light 쐬기는 불가능하다. 아무 것도 없는 depletion region과는 carrier들의 행동 양상이 다르다. quasi neutral region이란 말을 붙여주는 것이다.

 

 

 

L9

10쪽. Q. Why is there a larger depletion region in the gate-to-drain area and not in the gate-to-source area?

  Drain 쪽에 큰 전압을 걸어주기 떄문이다. (V_DS)

 

10쪽. Q. Is there a reason to use p-channel JFET over an n-channel JFET? Mobility에 대한 내용인가? 질문이 너무 단순해서 어떤 숨겨진 의도가 있는건 아닌지 모르겠다.

  맞다. 말 그대로 한 번 생각해보라는 의미에서 한 것이다.

 

16쪽. What is the difference between a MOSFET and a JFET

(이 질문은 깜빡하고 못해서 혼자 정리함.)

  JFET은 PN junction을 활용하고, 동작하기 위해서는  V_gs가 reverse biased 되어야 한다.

 

 

L13.

25쪽. why want the gate oxide to be thinner?
  우선 oxide 층이 얇으면, E field가 반대쪽으로 도달하기 어려우므로, gate 전압을 통해 전류 양을 통제하기 쉬워진다. 더불어 channel과 oxide 등 모든 스케일이 얼마간 맞는게 실제 제조 시에 중요하다. channel은 얇고, oxide는 두꺼우면 공정이 어려워진다. 이런 점에서도 얇은 oxide의 필요성이 증가한다.

 

L17.

16쪽.
Q. 그래프의 의미를 모르겠다.

  우선 파란색을 보면, 왼쪽에서 빛이 닿아, 왼쪽에서 많은 generation이 생기고, 우측에서는 덜 generation이 생긴다. 초록색은 왼쪽부터 intergration 한 것이다. 우측은 그 가운데 왼쪽 끝의 특성만 확대한 것이다.

 

Q. Why would this be an issue? Emitter

  주황색 막대 그래프에서 y축이 무엇인가? generation되는 양, 혹은 current의 양이라 할 수 있다. 그리고 왜 이미터 부분이 문제가 되는가 하면, 15쪽에서 볼 수 있는 이미터는 high doping 이기 때문이다. 이로 인해 scattering이 많이 발생하여 손실도 많다.