반도체에서 도핑 용어

도핑

반도체 용어 중에 도핑관련하여 많은 이론들이 등장한다. 도핑에 대해서 알아보겠다. 일단, 도핑 반도체는 전기, 광학, 구조 특성을 변조하기 위해 의도적으로 도핑한 반도체라고 보면 된다. 특히, 이온화 방사선의 반도체 검출기의 경우를 살펴보겠다. 매우 어려운 용어인데 이는 도핑은 전기적 성질의 변화를 목적으로 불순물을 내적 반도체로 강제로 유입시키는 것이다. 그래서 내재 반도체는 순수 반도체나 i형 반도체로도 알려져 있다. 반도체를 구성하는 것 중에 실리콘과 게르마늄을 생각하지 않을 수 없다. 실리콘이나 게르마늄의 정규 결정 격자에 적은 비율의 이물질 원자가 추가되면, 반도체 결정 구조로 통합된 이물질 원자들이 반도체에서 무상으로 충전 캐리어를 제공한다고 한다. 그래서 그 전기적 특성에 극적인 변화가 생긴다. 외인 반도체에서 결정 격자의 외부 도판 원자로, 주로 결정체를 통해 전류를 전달하는 충전 캐리어를 제공한다. 일반적으로 두 종류의 도판 원자가 있다. 두 종류의 외삽 반도체가 생긴다. 원이러한 도판제는 전자 수용체 또는 기증자와 n 타입, p 타입으로 분류된다. n형 반도체라고 불리는 것은 전자 공여 원자로 도핑된 외인성 반도체다. 이는 수정체 내 충전 캐리어 대다수가 음전자이기 때문이다. 실리콘은 4중 원소이기 때문에 정상 결정 구조는 4개의 밸런스 전자로부터 4개의 비어있는 밸런트 결합을 포함하고 있다고 보면 된다. 실리콘에서 가장 흔한 도판제는 그룹 3의 원소들과 그룹 5의 원소들이다. 그룹 5 원소는 5개의 발란스 전자를 가지고 있어 기증자의 역할을 할 수 있다고 보면 된다. 예를 들어 비소, 안티몬, 인과 같은 이러한 오방성 불순물을 첨가하면 자유 전자가 기여하여 본질적인 반도체의 전도성을 크게 증가시킨다. 예를 들어, 붕소가 도핑된 실리콘 결정체는 p형 반도체를 생성하는 반면에 인이 도핑된 결정체는 n형 반도체를 생성한다. p형 반도체는 전자 수용체 원자로 도핑된 외인성 반도체다. 이는 결정체 내 충전 캐리어 대다수가 양전하 캐리어이기 때문이다. 순수 반도체 실리콘은 4개 원소로 정상 결정 구조는 4개의 밸런스 전자로부터 4개의 빈 밸런트 결합을 포함하고 있다. 실리콘에서 가장 흔한 도판제는 그룹 3과 그룹 5 원소들이다. N형 반도체와 비교해서 생각해보자. 그룹 3 요소는 모두 3개의 밸런스 전자를 포함하고 있어 실리콘 도핑에 사용될 때 수용체 역할을 하게 된다. 수용자 원자가 수정체의 4차 실리콘 원자를 대체하면 전자의 구멍이 생성된다. 전자 구멍은 원자나 원자 격자에 존재할 수 있는 위치에 전자가 없는 것이다. 전자가 있어야하는데 전자가 없는 현상이다. 반도체 소재에서 전류를 발생시키는 역할을 하는 충전 캐리어 2종 중 하나이다. 이 양전하 구멍들은 전자가 위치를 떠나면서 반도체 물질로 원자에서 원자까지 이동할 수 있다. 붕소, 알루미늄, 갈륨과 같은 3가지 불순물을 내재 반도체에 첨가하면 구조물에 이러한 양의 전자 구멍이 생긴다.