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정공

 

※ 이 글은 일본위키(http://ja.wikipedia.org)에 있는 글을 번역한 것입니다. 正孔으로 검색했으며, 상업적으로 이용하지 않는 이상 문제는 없을 겁니다. 다만, 번역을 하면서 생긴 오역이나 탈자, 오타 등이 있을 수 있으니 사용할 때 주의 바랍니다.



  정공은, 홀(Electron hole 또는 단순히 hole)이라고도 하는, 물성물리학 용어. 반도체(또는 절연체)에서, (본래는 전자로 채워져 있어야 하는) 가전자대(절연체나 반도체에서 가전자로 채워진 에너지밴드)의 전자가 부족한 상태를 나타낸다. 예를 들면 빛이나 열 등으로 가전자가 전도대쪽으로 전이하여, 가전자대의 전자가 부족한 상태가 만들어진다. 이 전자의 부족으로 만들어진 구멍(상대적으로 양의 전하를 지니고 있는 것처럼 보인다)이 정공(홀)이다.


  반도체결정 안에서는, 주위의 가전자가 끊임없이 정공으로 떨어져 다른 곳에서 새로운 정공이 생기는 과정을 순차적으로 반복하여 결정 안을 돌아다닐 수 있어, 마치 ‘양의 전하를 지닌 전자’와 같이 작용함과 함께 전기전도성에 기여한다. 또, 주위의 가전자가 아닌, 전도전자(자유전자)가 정공에 떨어지는 경우에는, 전도전자와 가전자 사이의 에너지전위차에 상당하는 에너지를 열이나 빛으로 방출하고, 전류의 담체(보통 캐리어라고 한다)로서의 존재는 소멸한다. 이것을 캐리어의 재결합이라고 한다.


  정공은, 자유전자와 같이, 전하를 옮기는 캐리어로서 작용할 수 있다. 정공에 의한 전기전도성을 p형이라고 한다. 반도체에 액셉터를 도핑하면, 가전자가 열에너지에 의해 액셉터준위로 전위하여, 정공의 농도가 커진다. 또 전도전자의 농도에 비해 정공의 농도가 우월한 반도체를 p형 반도체라고 한다.


  일반적으로 정공의 드리프트 이동도(또는 단순히 이동도)는 자유전자의 그것보다 작고, 실리콘결정 안에서는 전자의 거의 1/3이 된다. 또, 이것에 의해 정해지는 드리프트 속도는 개개의 전자나 정공이 가진 속도가 아닌, 평균속도인 것에 주의할 필요가 있다.


  가전자대의 정상에는 E-k공간상에서 형상이 다른 복수의 밴드가 축퇴하여, 그것에 대응하여 정공의 밴드도 유효질량이 다른 무거운 정공(heavy hole)과 가벼운 정공(light hole)의 밴드로 나뉜다. 또 실리콘 등 스핀궤도 상호작용이 작은 원소는 스핀궤도스플릿 오프밴드(스핀분열밴드)도 에너지적으로 가까워서(Δ=44meV), 독립적으로 의논하기가 그만큼 어려워진다. 이동도를 특히 중시하는 용도의 반도체소자는, 결정에 일그러짐을 도입하여, 가전자대 정상의 축퇴를 품과 동시에, 양자준위를 바꿔넣어 가벼운 정공을 주로 사용하고, 포논산란이나 캐리어의 실효유효질량의 소멸을 꾀할 수 있다.


  또, 정공의 의미로 말하는 ‘홀’이란 ‘구멍(hole)'의 의미로, 홀효과(Hall effect)의 ’홀‘(인명에서 유래)과는 다르다.



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by 리즈 | 2009/10/14 12:26 | 일본위키번역 | 트랙백 | 덧글(3)

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Commented at 2009/10/14 15:53
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Commented by 리즈 at 2009/10/14 18:07
해석할 때마다 네이버 등에서 검색하며 가능한 한 우리말로 바꾸려고 노력하고 있지만 아직 제대로 배운 부분이 아니라서 이따금 일어를 그대로 따오는 일도 생기고 있나 봅니다. 앞으로 더욱 주의하도록 하겠습니다.
Commented at 2009/10/15 03:04
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